Hol használnak egyenáramot? Az egyenáram és a váltóáram közötti különbség és jellemzőik

2017. július 22

Kezdetben az emberek nem is tudták, mi az az áram. Csak egy statikus töltés volt, de senki sem értette vagy ismerte fel az elektromosság természetét.

Sok évszázadba telt, amíg Coulomb kidolgozta elméletét, és a német pap, von Klein felfedezte, hogy az edény képes energiát tárolni.

Mire Van de Graaff megalkotta első generátorát, már mindenki tudta, mi a különbség az egyenáram és a váltóáram között. És most eljött az idő, hogy olvasóink megtalálják ezeket az információkat személyes használatra.

Amikor az Úr meggyőződött arról, hogy hiábavaló a birkanyájat villámlásokkal és mennydörgésekkel megijeszteni, úgy döntött, hogy egy kicsit másképpen viszi tovább a történetet.

Ennek eredményeként az emberi társadalom megpróbált embereket előállítani:

• Testnevelés órák.
• A művészet fejlődése.
• Logika, amely minden tudomány alapjait lefektette.

Így fokozatosan, lépésről lépésre valami intelligensebb lett az állatokból. Ma például sokan megdöbbennek azon, hogy az USA-ban egy rendőr durván bánhat egy fekete nővel egy letartóztatás során, de úgy 100-200 évvel ezelőtt afrikaiakat akasztottak fel, és ezt követendő példának tartották.

Azt kell mondanunk, hogy a társadalom erkölcsi fejlődése éppen az elmúlt évtizedekben kezdődött, amikor a társadalom nyíltan elismerte a fasisztákat bűnözőknek, és elkezdte prédikálni és megvalósítani az úgynevezett emberi jogokat. A tudomány sokkal korábban fejlődött.

Ősidők óta például az emberek látták, hogy a turmalin kristály vonzza a hamut.

Miért történik ez? Azt kell mondani, hogy a piezoelektromosság tulajdonságait először a turmalin példáján írták le.

A 19. század elején kimutatták, hogy a kristály melegítéskor elektromos töltést vesz fel.

A deformáció következtében két pólus alakult ki:

• Déli (analóg).
• Északi (antilogikus).

Ezenkívül, ha a hőmérséklet állandó marad a fűtés után, akkor az elektromosság eltűnik. Ezután a pólusok megjelenése figyelhető meg a hűtés során.

Más szóval, a turmalin kristály elektromosságot termel, amikor a hőmérséklet változik.

További kutatások kimutatták, hogy a potenciál nagysága a következőktől függ:

1. A kristály keresztmetszete (átvágva a pólusokon).
2. Hőmérséklet különbségek.

Más tényezők nem befolyásolják a díj összegét.

Miért történik ez? Ezt a jelenséget piroelektromosságnak nevezik. Dielektrikum lévén a turmalin lassan feltöltődött a benne folyó áramból. A töltés pedig a szigetelő tulajdonságai miatt a helyén maradt (a felület bizonyos területei).

Így, hacsak a turmalin pólusai nincsenek rövidre zárva egy vezetővel, a kristály töltést halmoz fel a hőmérséklet változásával. A pólusokat összekötő vonalat piroelektromos tengelynek nevezték.

A piezoelektromosságot a híres Curie házaspár fedezte fel 1880-ban, ugyanezen turmalin alapján.

Egyértelmű volt, hogy a kristály méretének megváltoztatásakor töltések keletkeznek, csak egy technikát kellett kidolgozni a kísérlet végrehajtására.

Curie használt erre statikus nyomás normál súlyú.

Nyilvánvaló, hogy az egész kísérletet szigetelő felületen végezzük.

Például 1 kg tömeg turmalin megjelenését okozza egy kristályban elektromos töltés körülbelül ötszázad statikus egység.

Hogyan jelenik meg az elektromos áram?

Érdekes, hogy még nem született koherens elmélet ebben a kérdésben. Számunkra az a fontos, hogy a természetben töltések, ill különböző módszerek megkaphatja őket.

Zivatar idején ez a légtömegek, nedvességmolekulák és néhány más jelenség súrlódási ereje miatt érhető el.

A Föld negatív töltésű, és az áram folyamatosan felfelé áramlik a légkörön keresztül.

Vagyis az áram a töltéshordozók mozgása valamilyen okból kifolyólag. És az egyik a potenciálkülönbség - a hordozók szintjének különbsége a tér két pontja között.

Ezt összehasonlíthatod a víznyomással. És amint az akadály megszűnik, az áramlás abba az irányba rohan, ahol a nyomás kisebb.

Most vegyük a turmalin kristály analógiáját

Tegyük fel, hogy töltetek jelennek meg a végén, mit tegyünk ezután? Mozgást kell előidézni, például rézhuzallal.

Egyesítsük a pólusokat és folyni fog elektromosság. A hordozók mozgása a potenciál kiegyenlítéséig folytatódik.

Ebben az esetben a kristály kisüt. De ebben az esetben állandó vagy váltóáramunk van? Ebben az esetben semmi hasonló nem mondható el a folyamat lefolyásáról.

Változó és D.C. fizikai ideálok, és a matematikai modellek megszerzésének és a technológiai berendezések vezérlésének viszonylagos egyszerűsége miatt használatosak.

Mit jelentenek a fenti fogalmak?

1. Egyenáram alatt azt értjük, amikor a hordozók egy irányban áramlanak.

Ez nem jelenti azt, hogy számuk a közeg keresztmetszetében azonos. Nem. Tágabb értelemben az egyenáram (egyenirányított) pontosan a töltéshordozók egyirányú mozgását jelenti.

De az eredeti koncepció kifejezetten a fizikában szigorúbb feltételeket igényel

Az áramot állandó számú, egy irányba mozgó vivőnek kell képeznie.

Ráadásul ezek a hordozók pozitívak (ami ellentmond a gyakorlatnak, ahol az elektronokat többnyire ilyennek tekintik).

2. Váltakozó áramnak nem csak azt nevezzük, ahol a hordozók az egyik vagy a másik irányba mozognak, hanem időben megteszik.

Vagyis a hullám a periódus felét balra, a másodikat pedig jobbra futja.

Ez képletesen szólva. A hordozósűrűség szinuszos törvény szerint változik.

Valójában ez egy grafikon, amely a folyamat viselkedését mutatja. A nulla keresztezési pontokon egyáltalán nincs áram.

És ez a hálózatunkban másodpercenként 100-szor történik. Következésképpen az időszak fele a hordozók mozgására esik pozitív irányba, a második pedig negatív irányba.

Összesen 50 teljes ciklus másodpercenként generálódik, ami 50 Hz-es hálózati frekvenciának felel meg.

Hogyan működik valójában elektromos árammal?

A gyakorlatban az áram alakja (a töltéssűrűség az idő függvényében) nem szinuszos. Különféle okok miatt a grafikon megjelenése torz.

Ez például akkor fordul elő, amikor a berendezés különböző jellegű indukált interferencia miatt elindul és leáll.

Így a váltakozó és egyenáram alakja torzul. Ráadásul régóta bebizonyosodott, hogy ez károsítja a berendezést.

Mivel bizonyos módszerekre volt szükség egy ilyen csapás leküzdéséhez, a matematikusok az úgynevezett spektrális elemzést állították elő.

Sokan hallottak hasonlóról a tőzsdén, de ebben az esetben másról beszélünk: a tudósok olyan matematikai modellt keresnek, amivel viszonylag könnyen kiszámítható és előrejelezhető lenne az eredmények.

Valóban találtak ilyen módszert, és a neve spektrális analízis. Ebben az esetben egy tetszőleges alakú oszcilláció a legegyszerűbb, különböző frekvenciájú szinuszok eltérő fajsúlyú összegeként ábrázolható.

Kiderült, hogy sok-sok alkatrész mozog a lánc mentén egyszerre. És általában áramot adnak.

Ráadásul nem feltétlenül minden alkatrész mozog ugyanabba az irányba, mint a tömeg.

Felfoghatjuk úgy, mint egy hangyák csoportját, amelyek mindegyike más-más irányba húzódik, és az ebből eredő hatás hatására a terhelés csak egy irányba mozdul el.

Úgy gondoljuk, hogy ez csak megzavarja olvasóinkat.

Említsük meg tehát, hogy az együttható (amplitúdó) mellett minden komponensnek van fázisa (iránya) is, és harmonikusnak nevezzük.

Tehát a technológia kaszkádjai úgy vannak kialakítva, hogy a hasznos frekvenciák (elsősorban 50 Hz) áthaladjanak a készüléken belül, és minden más a földre kerül.

Ez a jele annak a probléma megoldásának, amelyről az elején beszéltünk. Bármilyen oszcilláció ábrázolható hasznos és káros jelek halmazaként, és ennek alapján a berendezés megfelelően megtervezhető.

Például minden vevőegység ezen az elven működik: szelektíven csak a kívánt frekvenciájú áramot adják át. Ennek köszönhetően lehetőség van az interferencia levágására, és a hullám minimális torzítással továbbítódik nagy távolságokra.

Hosszan beszélhetnénk erről a témáról, de eljött az idő, hogy példákat hozzunk arra, hogy hol használják az áramtípusokat.

Példák az AC és DC áram használatára

De általában ez meglehetősen simán történik. És az áram egy irányba folyik, és körülbelül állandó sűrűségű.

Hasonlóan működnek:

1. Mobiltelefon akkumulátor.
2. Bármilyen típusú akkumulátor.
3. Laptop akkumulátor.

De ezek mind konténerek, de mi a helyzet a generátorokkal?

A természetben a Földanya kivételével nincsenek egyenáramforrások.

Sokkal kényelmesebb az ember számára olyan rotorokat létrehozni, amelyek egy bizonyos frekvencián forogva megteremtik a feltételeket a váltakozó elektromos áram kialakulásához az állórész tekercseiben.

Ezután az 50 Hz-es ipari frekvencia áthalad a vezetékeken, és az alállomáson keresztül jut el a fogyasztóhoz.

Bárhogy is legyen, az adapterek egyenáram-forrásnak tekinthetők. Ezek olyan eszközök, amelyek a váltakozó áramot egyenárammá alakítják.

Mondjuk mobiltelefonok ez általában +5 V nagyságrendű, míg a mobil rádióknál igen nagy eltérések mutatkoznak.

Általában meg kell értenie, hogy az egyenáramú eszköz csak azon a névlegesen tud működni, amelyre tervezték.

Ellenkező esetben vagy a teljesítmény romlik, vagy nagy eltérések esetén teljes meghibásodás lehetséges.

Ez mind a váltakozó, mind az egyenáramra vonatkozik.

Most eljött az idő, hogy elmondjuk, hogy az iparban nem alkalmazzák az egyenáram váltóárammá alakítását és fordítva.

Gazdaságossági okokból minden motor három fázisban működik. Mindegyikük 50 Hz-es váltakozó áramú.

De fentebb azt mondtuk, hogy minden harmonikusnak van fázisa. Esetünkben ez 120 fokkal egyenlő. 360 fokban kör alakul ki. Kiderül, hogy mindhárom fázis egyenlő távolságra van egymástól.

Az elektromos áram a töltött részecskék irányított, rendezett mozgása.

Az egyenáram stabil tulajdonságokkal rendelkezik, és a töltött részecskék mozgási iránya nem változik az idő múlásával. Számos elektromos készülékben használják otthonokban és autókban. A modern számítógépek, laptopok, tévék és sok más eszköz egyenáramról működik. A váltakozó áram egyenárammá alakításához speciális tápegységeket és feszültségtranszformátorokat használnak.

Minden elektromos eszközök valamint az akkumulátorokkal és újratölthető akkumulátorokkal működő elektromos szerszámok egyenáramú fogyasztónak minősülnek, mivel az akkumulátor egyenáram forrása, amely inverterek segítségével váltakozó árammá alakítható.

AC és DC közötti különbség

A változó olyan elektromos áram, amely idővel változhat a töltött részecskék mozgási irányában és nagyságában. A legfontosabb paraméterek A váltakozó áramot annak frekvenciájának és feszültségének tekintjük. Modernben elektromos hálózatok tovább különböző tárgyakat Váltakozó áramot használnak, amely bizonyos feszültséggel és frekvenciával rendelkezik. Oroszországban a háztartási elektromos hálózatokban az áram feszültsége 220 V és frekvenciája 50 Hz. Az elektromos váltóáram frekvenciája a töltött részecskék mozgási irányának 1 másodperc alatti változásainak száma, azaz 50 Hz-es frekvencián másodpercenként 50-szer vált irányt. Így a váltóáram és az egyenáram közötti különbség az, hogy váltakozó áramban a töltött részecskék megváltoztathatják a mozgás irányát.

A különböző célú objektumoknál a váltakozó áram forrásai az aljzatok. Különféle háztartási gépeket csatlakoztatunk olyan aljzatokhoz, amelyek megkapják a szükséges feszültséget. Váltakozó áram elektromos hálózatokban használják, mert a feszültség minimális veszteséggel transzformátorberendezéssel a szükséges értékekre konvertálható. Vagyis sokkal egyszerűbb és olcsóbb az áramforrástól a végfelhasználókhoz szállítani.

Váltakozó áram továbbítása a fogyasztókhoz

A váltakozó áram útja az erőművekkel kezdődik, ahol nagy teljesítményű elektromos generátorokat telepítenek, amelyekből 220-330 kV feszültségű elektromos áram jön ki. Keresztül elektromos kábelek az áram az elektromos fogyasztási objektumok - házak, lakások, vállalkozások és egyéb építmények - közvetlen közelébe telepített transzformátor alállomásokra megy.

Az alállomások körülbelül 10 kV feszültségű elektromos áramot kapnak, és 380 V-os háromfázisú feszültséggé alakítják át. Egyes esetekben 380 V feszültségű áramot használnak a tárgyak táplálására; erre nagy teljesítményű háztartási és ipari igények szükségesek. készülékek, de leggyakrabban azon a ponton, ahol áramot vezetnek be egy házba vagy lakásba, a feszültség a szokásos 220 V-ra csökken.

AC átalakítás DC-vé

Már kitaláltuk, mi van a háztartási aljzatokban elektromos rendszerek Van váltakozó áram, de sok modern villamosenergia-fogyasztónak állandó áramra van szüksége. A váltakozó áram átalakítása egyenárammá speciális egyenirányítókkal történik. A teljes átalakítási folyamat három szakaszból áll:

1. Diódahíd csatlakoztatása 4 szükséges teljesítményű diódával. Egy ilyen híd „levághatja” a váltakozó áramú szinuszosok felső értékeit, vagy egyirányúvá teheti a töltött részecskék mozgását.
2. Élsimító szűrő vagy speciális kondenzátor csatlakoztatása a diódahíd kimenetére. A szűrő képes korrigálni az AC szinuszos csúcsok közötti lejtéseket. A kondenzátor csatlakoztatása jelentősen csökkenti a hullámosságot, és minimálisra csökkentheti azt.
3. Feszültségstabilizátorok csatlakoztatása a hullámosság csökkentése érdekében.

Az áramátalakítás mindkét irányban elvégezhető, azaz az állandó váltakozóvá is alakítható. De ez a folyamat sokkal bonyolultabb, és speciális inverterek használatával hajtják végre, amelyek drágák.

A modern világot már nehéz elképzelni elektromosság nélkül. Szobavilágítás, háztartási gépek, számítógépek, televíziók működése - mindez már régóta az emberi élet ismert attribútumaivá vált. De egyes elektromos készülékek váltakozó árammal, míg mások egyenárammal működnek.

Az elektromos áram az elektronok irányított áramlása az áramforrás egyik pólusáról a másikra. Ha ez az irány állandó és idővel nem változik, akkor egyenáramról beszélünk. Az áramforrás egyik terminálja pozitívnak, a második negatívnak tekinthető. Általánosan elfogadott, hogy az áram pluszból mínuszba folyik.

Az egyenáramú forrás klasszikus példája egy közönséges AA elem. Az ilyen elemeket széles körben használják áramforrásként kis méretű elektronikus berendezésekben - például távirányítóban távirányító, fényképezőgépekben, rádiókban stb. stb.

A váltakozó áramot pedig az a tény jellemzi, hogy időszakosan változtatja az irányát. Például Oroszországban egy szabványt fogadtak el, amely szerint az elektromos hálózat feszültsége 220 V, az áram frekvenciája pedig 50 Hz. Ez a második paraméter, amely azt a frekvenciát jellemzi, amellyel az elektromos áram iránya változik. Ha az áram frekvenciája 50 Hz, akkor másodpercenként 50-szer változtatja irányát.

Ez azt jelenti, hogy egy hagyományos konnektorban, amelynek két érintkezője van, a plusz és a mínusz időszakosan változik? Vagyis először az egyik érintkezőn van plusz, a másikon mínusz, aztán fordítva stb. stb.? A valóságban a dolgok egy kicsit másképp mennek. Elektromos aljzatok az elektromos hálózatban két kivezetésük van: fázis és föld. Általában "fázisnak" és "földnek" nevezik őket. A földelő érintkező biztonságos és nincs feszültsége. A fáziskimeneten 50 Hz/s frekvenciával plusz és mínusz változás. Ha megérinti a "földet", semmi sem fog történni. Jobb, ha nem érinti meg a fázisvezetéket, mivel az mindig 220 V feszültség alatt van.

Egyes készülékek egyenárammal, mások váltakozó árammal működnek. Miért volt egyáltalán szükség egy ilyen felosztásra? Valójában a többség elektronikus eszközök Egyenfeszültséget használnak, még akkor is, ha váltóáramú hálózatra csatlakoznak. Ebben az esetben a váltakozó áramot egy egyenirányítóban alakítják át egyenárammá, amely a legegyszerűbb esetben egy félhullámot leválasztó diódából és egy kondenzátorból áll, hogy kisimítsa a hullámokat.

A váltakozó áramot csak azért használják, mert nagyon kényelmes a nagy távolságokra történő átvitel; a veszteségek ebben az esetben minimálisak. Ezenkívül könnyen átalakítható - vagyis megváltoztatható a feszültség. Az egyenáram nem alakítható át. Minél nagyobb a feszültség, annál kisebbek a veszteségek a váltakozó áram átvitele során, így a fővezetékeken a feszültség eléri a több tíz vagy akár több százezer voltot is. Lakott területekre történő szállításhoz magasfeszültség az alállomásokon csökken, ennek eredményeként a házak meglehetősen alacsony, 220 V-os feszültséget kapnak.

BAN BEN különböző országok Egyenetlen tápfeszültség szabványokat alkalmaznak. Tehát, ha az európai országokban 220 V, akkor az USA-ban 110 V. Az is érdekes, hogy a híres feltaláló, Thomas Edison nem tudta értékelni a váltóáram minden előnyét, és megvédte az egyenáram használatának szükségességét elektromos hálózatok. Csak később volt kénytelen beismerni, hogy tévedett.

Mi a különbség az AC és DC áram között

Az elektromos áram általános fogalma a különféle töltött részecskék (elektronok, ionok) meghatározott irányú mozgásaként fejezhető ki. Értéke pedig a töltött részecskék számával jellemezhető, amelyek egy bizonyos idő alatt áthaladtak a vezetőn.

Ha 1 coulomb töltött részecskék értéke 1 másodperc alatt átmegy egy vezető bizonyos keresztmetszetén, akkor a vezetőn átfolyó áramerősségről beszélhetünk 1 amperes. Ez határozza meg az amperek számát vagy az áramerősséget. Ez általános koncepció jelenlegi Most nézzük meg a váltakozó és egyenáram fogalmát és azok különbségeit.

Az egyenáram definíció szerint olyan áram, amely csak egy irányba folyik, és nem változik az idő múlásával. A váltakozó áramra jellemző, hogy idővel változtatja irányát és nagyságát. Ha az egyenáramot grafikusan egyenes vonalként ábrázoljuk, akkor a váltakozó áram a szinusztörvény szerint folyik át a vezetőn, és grafikusan szinuszos hullámként jelenik meg.

Mivel a váltóáram a szinuszos törvény szerint változik, olyan paraméterekkel rendelkezik, mint egy teljes ciklus periódusa, amelynek idejét T betű jelöli. A váltóáram frekvenciája a teljes ciklus periódusának fordítottja. . A váltakozó áram frekvenciáját egy bizonyos időtartamon belüli teljes periódusok számával fejezzük ki (1 mp).

Váltakozó áramú hálózatunkban 50 ilyen periódus van, ami 50 Hz-es frekvenciának felel meg. F = 1/T, ahol az 50 Hz periódusa 0,02 mp. F = 1/0,02 = 50 Hz. Váltóáram jelzi angol betűkkel AC és a "~" jel. Az egyenáram DC-vel van jelölve, és van egy „-” szimbóluma. Ezenkívül a váltakozó áram lehet egyfázisú vagy többfázisú. Elsősorban háromfázisú hálózatot használnak.

Miért van a hálózatban váltakozó feszültség és nem állandó?

A váltakozó áramnak számos előnye van az egyenárammal szemben. Alacsony veszteségek a váltakozó áram átvitele során az erősáramú vezetékekben (távvezetékekben) az egyenáramhoz képest. A generátorok egyszerűek és olcsók. Távvezetékeken nagy távolságra történő átvitel esetén a magas feszültség minimális áram mellett eléri a 330 ezer voltot.

Minél kisebb az áramerősség a tápvezetékben, annál kisebbek a veszteségek. Az egyenáram nagy távolságra történő átvitele jelentős veszteséggel jár. Ezenkívül a nagyfeszültségű generátorok sokkal egyszerűbbek és olcsóbbak. Egyszerű transzformátorokon keresztül könnyű AC feszültségből alacsonyabb feszültséget szerezni.

Ezenkívül sokkal olcsóbb váltakozó feszültségből egyenfeszültséget nyerni, mint éppen ellenkezőleg, drága DC-AC feszültség átalakítókat használni. Az ilyen konverterek alacsony hatásfokkal és nagy veszteséggel rendelkeznek. Kettős konverziót alkalmaznak az AC átviteli útvonalon.

Először 220-330 kV-ot vesz a generátortól, és nagy távolságra továbbítja transzformátorokhoz, amelyek a nagyfeszültséget 10 kV-ra csökkentik, majd vannak olyan alállomások, amelyek a nagyfeszültséget 380 V-ra csökkentik. Ezekről az alállomásokról a villamos energia elosztják a fogyasztók és ellátják otthonok és elektromos panelek bérház.

A háromfázisú áram három fázisa 120 fokkal eltolódott

Az egyfázisú feszültséget egy szinusz, a háromfázisú feszültséget három szinusz jellemzi, egymáshoz képest 120 fokkal eltolva. A háromfázisú hálózatnak is megvannak a maga előnyei az egyfázisú hálózatokhoz képest. Ezek kisebb méretű transzformátorok, az elektromos motorok szerkezetileg is kisebbek.

Lehetőség van aszinkron villanymotor forgórészének forgásirányának megváltoztatására. Háromfázisú hálózatban 2 feszültséget kaphat - ezek 380 V és 220 V, amelyek a motor teljesítményének megváltoztatására és a hőmérséklet szabályozására szolgálnak. fűtőelemek. A világításban háromfázisú feszültség alkalmazásával kiküszöbölhető a fénycsövek villogása, amelyhez különböző fázisokhoz vannak csatlakoztatva.

Egyenáramot használnak az elektronikában és mindenben Háztartási gépek, hiszen könnyen átalakítható változóból úgy, hogy transzformátoron elosztjuk a szükséges értékre és tovább egyenesítjük. Az egyenáram forrása akkumulátorok, akkumulátorok, egyenáramú generátorok, LED panelek. Mint látható, a váltakozó és az egyenáram közötti különbség jelentős. Most megtudtuk - Miért áramlik az aljzatunk váltóáramot és nem egyenáramot?

Tartalom:

Évtizedek óta folyik a vita arról, hogy melyik típusú áram veszélyesebb - váltakozó vagy közvetlen. Egyesek azzal érvelnek, hogy a korrigált feszültség jelenti a legnagyobb veszélyt, mások őszintén meg vannak győződve arról, hogy az emberi szív dobogásával amplitúdójában egybeeső váltakozó áramú szinusz megállítja azt. De mint az életben mindig megtörténik, rengeteg vélemény létezik. Ezért érdemes tisztán tudományos szempontból megvizsgálni ezt a kérdést. De érdemes ezt a dumák számára is érthető nyelven megtenni, mert... Nem mindenkinek van villamosmérnöki végzettsége. Ugyanakkor valószínűleg mindenki szeretné tudni az egyen- és váltóáram eredetét.

Hol érdemes kezdeni? Igen, valószínűleg a meghatározások alapján - mi az elektromosság, miért nevezik változónak vagy állandónak, melyik típus veszélyesebb és miért.

A legtöbben tudják, hogy különféle egységekből vagy akkumulátorokból egyenáramot lehet nyerni, és az elektromos hálózaton keresztül váltakozó áramot juttatnak a lakásokba, helyiségekbe, és ennek köszönhetően működnek a háztartási elektromos készülékek és a világítás. De kevesen gondoltak arra, hogy az egyik feszültség miért teszi lehetővé a másik beszerzését, és miért van rá szükség.

Célszerű minden felmerülő kérdésre válaszolni.

Mi az elektromos áram?

Az elektromos áram egy állandó vagy változó mennyiség, amely a töltött részecskék által létrehozott irányított vagy rendezett mozgásból származik - a fémekben ezek az elektronok, az elektrolitokban - az ionok, a gázokban - mindkettő. Más szavakkal, az elektromos áramról azt mondják, hogy „folyik” a vezetékeken.

Vannak, akik tévesen azt hiszik, hogy minden feltöltött elektron egy vezető mentén mozog a forrástól a fogyasztóig. Ez rossz. Csak töltést ad át a szomszédos elektronoknak, a helyén maradva. Azok. mozgása kaotikus, de mikroszkopikus. Nos, maga a töltés a vezető mentén haladva eléri a fogyasztót.

Az elektromos áramnak olyan mérési paraméterei vannak, mint: feszültség, azaz. voltban (V) és áramban mért értéke, amelyet amperben (A) mérnek. Ami az átalakulás során nagyon fontos, pl. speciális eszközök segítségével csökkentve vagy növelve az egyik érték fordított arányban hat a másikra. Ez azt jelenti, hogy a feszültség hagyományos transzformátor segítségével történő csökkentésével áramnövekedést érnek el, és fordítva.

DC és AC áram

Az első dolog, amit meg kell érteni, az egyenáram és a váltakozó áram közötti különbség. Az a tény, hogy a váltakozó áramot nemcsak könnyebben lehet beszerezni, bár ez is fontos. Jellemzői lehetővé teszik az átvitelt bármilyen távolságra vezetőkön minimális veszteséggel, különösen nagyobb feszültség és kisebb teljesítmény mellett. Ezért magasfeszültségűek a városok közötti távvezetékek. És már a lakott területeken az áramot alacsonyabb feszültséggé alakítják.

De nagyon könnyű egyenáramot szerezni váltakozó áramból, amelyhez többirányú diódákat használnak (az úgynevezett diódahíd). A helyzet az, hogy a váltakozó áram (AC), vagy inkább rezgésének frekvenciája egy szinuszos, amely egy egyenirányítón áthaladva elveszíti az oszcillációk egy részét. Így a kimenet állandó feszültséget (AC) állít elő, amelynek nincs frekvenciája.

Célszerű meghatározni, hogy végül is miben különböznek egymástól.

Jelenlegi különbségek

Természetesen a fő különbség az AC és a DC között a DC átviteli képesség távolsági. Ugyanakkor, ha az egyenáramot ugyanúgy szállítják, egyszerűen nem marad. A potenciálkülönbség miatt elfogy. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a változóvá konvertálás nagyon nehéz, míg fordított sorrendben egy ilyen műveletet meglehetősen könnyű elvégezni.

Sokkal gazdaságosabb az elektromosságot mechanikai energiává alakítani váltakozó áramú motorokkal, bár vannak olyan területek, ahol csak egyenáramú mechanizmusok használhatók.

Nos, végül, de nem utolsósorban – elvégre a váltakozó áram biztonságosabb az emberek számára. Ez az oka annak, hogy a mindennapi életben használt és egyenáramú készülékek kisáramúak. De nem lehet teljesen lemondani egy veszélyesebb használatáról egy másik javára, pontosan a fent említett okok miatt.

A fentiek mindegyike általános válaszhoz vezet arra a kérdésre, hogy miben különbözik a váltakozó áram az egyenáramtól - ezek azok a jellemzők, amelyek befolyásolják egy adott áramforrás kiválasztását egy bizonyos területen.

Áramátvitel nagy távolságokra

Vannak, akikben felmerül a kérdés, amelyre a fentiekben felületes választ adtak: miért jön nagyon magas feszültség az elektromos vezetékeken? Ha nem ismeri az elektrotechnika minden bonyodalmát, akkor egyetérthet ezzel a kérdéssel. Valóban, ha 380 V-os feszültség jönne át a vezetékeken, akkor nem kellene drága transzformátor alállomásokat telepíteni. És nem kellene pénzt költeni a karbantartásukra, ugye? Kiderült, hogy nem.

A helyzet az, hogy annak a vezetőnek a keresztmetszete, amelyen keresztül áramlik, csak az áram erősségétől és az áramfelvételétől függ, és a feszültség ettől teljesen független marad. Ez azt jelenti, hogy 2 A áramerősség és 25 000 V feszültség mellett ugyanazt a vezetéket használhatja, mint 220 V-nál, ugyanazzal a 2 A-rel. Mi következik ebből?

Itt vissza kell térni a fordított arányosság törvényéhez - áramátalakítás során, pl. A feszültség növekedésével az áramerősség csökken, és fordítva. Így vékonyabb vezetékeken keresztül nagyfeszültségű áram kerül a transzformátor alállomásra, ami alacsonyabb átviteli veszteséget biztosít.

Átviteli funkciók

Pontosan a veszteségekben rejlik a válasz arra a kérdésre, hogy miért lehetetlen egyenáramot nagy távolságra továbbítani. Ha ebből a szögből nézzük a DC-t, akkor ez az oka annak, hogy egy kis távolság után nem marad áram a vezetőben. De itt nem az energiaveszteség a fő, hanem azok közvetlen oka, ami ismét az AC és DC egyik jellemzőjében rejlik.

Az a tény, hogy a váltakozó áram frekvenciája az elektromos hálózatokban közös használatú Oroszországban - 50 Hz (hertz). Ez azt jelenti, hogy a pozitív és negatív közötti töltésingadozás amplitúdója másodpercenként 50 változásnak felel meg. Beszélő egyszerű nyelven, 1/50 másodpercenként. a töltés megváltoztatja a polaritását, ez a különbség az egyenáram között - gyakorlatilag vagy nincs benne rezgés. Ez az oka annak, hogy az egyenáramot önmagában fogyasztja, amikor egy hosszú vezetőn keresztül áramlik. Egyébként az oszcillációs frekvencia például az USA-ban eltér az orosztól, és 60 Hz.

Generálás

Nagyon érdekes kérdés az egyen- és váltóáram előállítása. Természetesen előállíthatja az egyiket és a másikat is, de itt felmerül a méret és a költség probléma. Az a helyzet, hogy ha egy közönséges autót veszünk példának, sokkal egyszerűbb lenne egy DC generátort szerelni rá, a diódahidat kizárva az áramkörből. De itt jön a fogás.

Ha eltávolítja az egyenirányítót egy autó generátorból, úgy tűnik, hogy a hangerőnek is csökkennie kell, de ez nem fog megtörténni. Ennek oka pedig az egyenáramú generátor méretei. Ezenkívül a költségek jelentősen megnőnek, ezért változó generátorokat használnak.

Kiderült tehát, hogy a DC előállítása sokkal kevésbé jövedelmező, mint az AC, és ennek konkrét bizonyítékai is vannak.

Egy időben két nagy feltaláló indította el az úgynevezett „áramok háborúját”, amely csak 2007-ben ért véget. Ellenfelei pedig Nikola Tesla és George Westinghouse voltak, akik a váltakozó feszültség lelkes hívei, és Thomas Edison, aki az egyenáram mindenütt kiállt. Így 2007-ben New York városa teljesen átállt a Tesla oldalára, ezzel pedig az ő győzelmét jelentette. Érdemes kicsit részletesebben foglalkozni ezzel.

Sztori

Thomas Edison cégét, melynek neve Edison Electric Light, a 19. század 70-es éveinek végén alapították. Aztán a gyertyák, petróleumlámpák és gázvilágítás idejében az Edison által gyártott izzólámpák 12 órán keresztül folyamatosan működhettek. És bár most ez nevetségesen kevésnek tűnik, ez igazi áttörés volt. De már az 1880-as években a vállalat nemcsak szabadalmaztatta az egyenáram háromvezetékes rendszeren keresztül történő előállítását és átvitelét (ezek „nulla”, „+110 V” és „-110 V”), hanem bevezetni egy 1200 órás teljesítményű izzólámpát.

Ekkor született meg Thomas Edison mondata, amely később világszerte ismertté vált: „Olyan olcsóvá tesszük az elektromos világítást, hogy csak a gazdagok égessenek gyertyát.”

Nos, 1887-re több mint 100 olyan erőmű működött sikeresen az Egyesült Államokban, amelyek egyenáramot termelnek, és ahol háromvezetékes rendszert használnak az átvitelre, amivel legalább kis mértékben csökkentik az áramveszteséget.

De a fizika és a matematika tudósa, George Westinghouse, miután elolvasta Edison szabadalmát, egy nagyon kellemetlen részletet talált - ez hatalmas energiaveszteség volt az átvitel során. Akkoriban már léteztek váltóáramú generátorok, amelyek nem voltak népszerűek az ilyen energiával működő berendezések miatt. Abban az időben a tehetséges mérnök Nikola Tesla még Edisonnál dolgozott a cégnél, de egy nap, amikor ismét megtagadták tőle a fizetésemelést, Tesla nem bírta, és egy versenytárshoz ment dolgozni, aki a Westinghouse volt. Egy új helyen Nikola (1988-ban) elkészíti az első villanyórát.

Ettől a pillanattól kezdődik az „áramlatok háborúja”.

következtetéseket

Próbáljuk meg összefoglalni a bemutatott információkat. Ma már elképzelhetetlen egyfajta villamos energia felhasználása (mind a mindennapi életben, mind az iparban) - mind az egyen-, mind a váltakozó áram szinte mindenhol jelen van. Végül is valahol állandóra van szükség, de nagy távolságra való átvitele lehetetlen, valahol pedig változó.

Persze bebizonyosodott, hogy a váltakozó áram sokkal biztonságosabb, de mi a helyzet azokkal az eszközökkel, amelyek sokszoros energiamegtakarítást tesznek lehetővé, miközben csak DC-n működnek?

Ezen okok miatt az áramlatok „békésen egymás mellett élnek” életünkben, miután véget vetettek a több mint 100 évig tartó „háborúnak”. Az egyetlen dolog, amit nem szabad elfelejteni, hogy az egyik mennyivel biztonságosabb a másiknál ​​(állandó, AC feszültség- mindegy), óriási károkat okozhat a szervezetben, akár halált is okozhat.

Ezért a feszültséggel végzett munka során gondosan be kell tartani az összes biztonsági szabványt és szabályt, és nem szabad megfeledkezni a gondosságról és a pontosságról. Hiszen ahogy Nikola Tesla mondta, az elektromosságtól nem kell félni, hanem tisztelni kell.