Střídavý a stejnosměrný proud: jaký je rozdíl, historie vývoje, aplikace. Střídavý a stejnosměrný proud: rozdíl

Druhy proudu

Mezi typy elektrického proudu patří:

DC:

Označení (-) nebo DC (Direct Current = stejnosměrný proud).

Střídavý proud:

zápis (

) nebo AC (Alternating Current = střídavý proud).

V případě stejnosměrného proudu (-) teče proud jedním směrem. Stejnosměrný proud dodávají např. suché baterie, solární panely a akumulátory pro spotřebiče s malým odběrem proudu. Elektrolýza hliníku, svařování elektrickým obloukem a provoz elektrifikovaných drah vyžadují vysoký stejnosměrný proud. Vytváří se pomocí střídavého usměrnění nebo pomocí stejnosměrných generátorů.

Jako technický směr proudu se předpokládá, že proudí od kontaktu se znaménkem „+“ ke kontaktu se znaménkem „-“.

V případě střídavého proudu (

) rozlišovat jednofázový střídavý proud, třífázový střídavý proud a vysokofrekvenční proud.

Při střídavém proudu proud neustále mění svou velikost a svůj směr. V západoevropské energetické síti proud mění směr 50krát za sekundu. Frekvence změn oscilací za sekundu se nazývá frekvence proudu. Jednotkou frekvence je hertz (Hz). Jednofázový střídavý proud vyžaduje vodič s napětím a zpětný vodič.

Střídavý proud se používá na staveništi a v průmyslu k obsluze elektrických strojů, jako jsou ruční brusky, elektrické vrtačky a kotoučové pily, a také na lehká staveniště a zařízení stavenišť.

Třífázové alternátory produkují střídavé napětí o frekvenci 50 Hz na každém ze svých tří vinutí. Tímto napětím lze napájet tři samostatné sítě a zároveň lze použít pouze šest vodičů pro přímý a zpětný vodič. Pokud zkombinujete zpětné vodiče, můžete se omezit pouze na čtyři vodiče

Společným zpětným vodičem bude nulový vodič (N). Zpravidla je uzemněna. Další tři vodiče (vnější vodiče) jsou zkráceny LI, L2, L3. V německé elektrické síti je napětí mezi vnějším vodičem a nulovým vodičem neboli zemí 230 V. Napětí mezi dvěma vnějšími vodiči, například mezi L1 a L2, je 400 V.

O vysokofrekvenčním proudu se říká, že kmitočet kmitů je mnohem vyšší než 50 Hz (od 15 kHz do 250 MHz). Vysokofrekvenční proud lze použít k ohřevu vodivých materiálů a dokonce k jejich roztavení, jako jsou kovy a některé syntetické materiály.

Převodníky AC DC aktuální. Přístroj.

Vasilij Sonkin

Pokud lidé stojí podél celého Garden Ring, drží se za ruce a současně jdou jedním směrem, pak každou křižovatkou projde mnoho lidí. Toto je stejnosměrný proud. Pokud udělají pár kroků doprava, pak doleva, každou křižovatkou projde mnoho lidí, ale budou to stejní lidé. Toto je střídavý proud.

Proud je pohyb elektronů v určitém směru. Je nutné, aby se elektrony pohybovaly i v našich zařízeních. Odkud se v zásuvce bere proud?

Elektrárna přeměňuje kinetickou energii elektronů na elektrickou energii. To znamená, že vodní elektrárna využívá tekoucí vodu k otáčení turbíny. Vrtule turbíny otáčí měděnou koulí mezi dvěma magnety. Magnety způsobují, že se elektrony v mědi pohybují, kvůli tomu se elektrony v drátech, které jsou připojeny k cívce mědi, začnou pohybovat - získá se proud.

Generátor je jako čerpadlo na vodu a drát je jako hadice. Generátor-čerpadlo čerpá elektrony-vodu přes dráty-hadice.

Střídavý proud je proud, který máme v zásuvce. Říká se jí proměnná, protože směr elektronů se neustále mění. AC zásuvky mají různé frekvence a napětí. Co to znamená? V ruských zásuvkách je frekvence 50 hertzů a napětí 220 voltů. Ukazuje se, že tok elektronů během sekundy 50krát změní směr pohybu elektronů a náboje z kladného na záporný. Změna směru je vidět u zářivek, když je rozsvítíte. Zatímco elektrony zrychlují, několikrát zabliká - to je změna směru pohybu. A 220 voltů je maximální možný „tlak“, se kterým se elektrony v této síti pohybují.

Ve střídavém proudu se náboj neustále mění. To znamená, že napětí je buď 100 %, pak 0 %, pak znovu 100 %. Pokud by napětí bylo 100% konstantní, pak by byl zapotřebí drát o velkém průměru a s měnícím se nábojem mohou být dráty tenčí. Je to pohodlné. Elektrárna může poslat miliony voltů přes malý drát, pak transformátor pro samostatný dům vezme například 10 000 voltů a rozdá 220 do každé zásuvky.

Stejnosměrný proud je proud, který máte v baterii nebo bateriích telefonu. Říká se mu konstantní, protože směr pohybu elektronů se nemění. Nabíječky transformují střídavý proud ze sítě na stejnosměrný a v této podobě je již v bateriích.

Co je střídavý proud a jak se liší od stejnosměrného proudu

Střídavý proud. na rozdíl od stejnosměrného proudu. se neustále mění jak ve velikosti, tak ve směru a tyto změny se vyskytují periodicky, tj. přesně se opakují v pravidelných intervalech.

K indukci takového proudu v obvodu se používají zdroje střídavého proudu, které vytvářejí proměnnou emf, periodicky se měnící velikost a směr. Takové zdroje se nazývají alternátory.

Na Obr. 1 znázorňuje schéma zařízení (modelu) nejjednoduššího alternátoru.

Obdélníkový rám z měděného drátu je nasazen na ose a otáčí se v poli magnetu pomocí řemenového pohonu. Konce rámu jsou připájeny k měděným kontaktním kroužkům, které se otáčejí s rámem po kontaktních deskách (kartáčích).

Obrázek 1. Schéma nejjednoduššího alternátoru

Přesvědčeme se, že takové zařízení je skutečně zdrojem proměnného EMF.

Předpokládejme, že magnet vytváří rovnoměrné magnetické pole mezi svými póly. tedy takový, ve kterém je hustota magnetických siločar v jakékoli části pole stejná. rotující rám křižuje siločáry magnetického pole a na každé z jeho stran a a b se indukuje EMF.

Strany c a d rámu jsou nefunkční, protože když se rám otáčí, nekříží siločáry magnetického pole, a proto se nepodílejí na vytváření EMF.

V každém okamžiku je EMP, které se vyskytuje na straně a, opačného směru než EMF, které se vyskytuje na straně b, ale v rámci obě EMP jednají v souladu a celkově tvoří celkové EMF, tj. rám.

To lze snadno ověřit, pokud k určení směru EMF použijeme známé pravidlo pravé ruky.

K tomu je třeba umístit dlaň pravé ruky tak, aby směřovala k severnímu pólu magnetu a ohnutý palec se shodoval se směrem pohybu té strany rámu, ve které chceme určit směr EMF. Pak bude směr EMF v něm naznačen nataženými prsty.

Pro jakoukoli polohu rámu určujeme směr EMF ve stranách a a b, vždy se sčítají a tvoří společné EMF v rámu. Zároveň s každou otáčkou rámu se směr celkového EMF v něm změní na opačný, protože každá z pracovních stran rámu projde jednou otáčkou pod různými póly magnetu.

Velikost EMF indukovaného v rámu se také mění, protože se mění rychlost, kterou strany rámu protínají magnetické siločáry. Ve skutečnosti v době, kdy se rám blíží své vertikální poloze a míjí ji, je rychlost křížení siločar po stranách rámu největší a v rámu se indukuje největší EMF. V těch okamžicích, kdy rám prochází svou vodorovnou polohou, se zdá, že jeho strany klouzají podél magnetických siločar, aniž by je protínaly, a EMF se neindukuje.

Při rovnoměrném otáčení rámu se v něm tedy indukuje EMF, periodicky se měnící jak velikost, tak směr.

EMF, který se vyskytuje ve smyčce, lze měřit pomocí zařízení a použít k vytvoření proudu ve vnějším obvodu.

Využití jevu elektromagnetické indukce. můžete získat proměnnou EMF a tedy střídavý proud.

Střídavý proud pro průmyslové účely a pro osvětlení vyrábějí výkonné generátory poháněné parními nebo vodními turbínami a spalovacími motory.

Grafické znázornění stejnosměrných a střídavých proudů

Grafická metoda umožňuje vizualizovat proces změny té či oné proměnné v závislosti na čase.

Konstrukce grafů proměnných, které se v čase mění, začíná konstrukcí dvou vzájemně kolmých čar, nazývaných osy grafu. Poté se na vodorovné ose v určitém měřítku vynesou časové intervaly a na svislé, rovněž v určitém měřítku, hodnoty veličiny, jejíž graf sestaví (emf, napětí nebo proud ).

Na Obr. 2 graficky znázorňuje stejnosměrné a střídavé proudy. V tomto případě vykreslíme aktuální hodnoty a nahoru svisle od průsečíku os O jsou vyneseny aktuální hodnoty jednoho směru, který se obvykle nazývá kladný, a dolů od tohoto bodu , opačný směr, který se obvykle nazývá negativní.

Obrázek 2. Grafické znázornění stejnosměrného a střídavého proudu

Samotný bod O slouží současně jako referenční bod pro hodnoty proudu (vertikálně dolů a nahoru) a času (vodorovně doprava). Jinými slovy, tento bod odpovídá nulové hodnotě proudu a počátečnímu časovému okamžiku, od kterého hodláme vysledovat, jak se proud v budoucnu změní.

Ověřte si správnost toho zkonstruovaného na obr. 2 a graf konstantního proudu 50 mA.

Protože tento proud je konstantní, to znamená, že nemění svou velikost a směr v průběhu času, budou stejné hodnoty proudu, tj. 50 mA, odpovídat různým časovým okamžikům. V důsledku toho v okamžiku času rovném nule, tj. v počátečním okamžiku našeho pozorování proudu, bude roven 50 mA. Umístěním segmentu nahoru podél svislé osy rovnající se aktuální hodnotě 50 mA dostaneme první bod našeho grafu.

Totéž musíme udělat pro další časový okamžik odpovídající bodu 1 na časové ose, tj. oddálit segment svisle nahoru z tohoto bodu, rovněž rovný 50 mA. Konec segmentu nám určí druhý bod grafu.

Po provedení podobné konstrukce pro několik po sobě následujících bodů v čase dostaneme řadu bodů, jejichž spojením vznikne přímka, která je grafickým znázorněním stejnosměrného proudu 50 mA.

Vykreslení proměnné EMF

Pojďme nyní ke studiu grafu EMF proměnné. Na Obr. 3 nahoře ukazuje rám rotující v magnetickém poli a dole je grafické znázornění vznikající EMF proměnné.

Obrázek 3. Vykreslení proměnné EMF

Začneme rámem rovnoměrně otáčet ve směru hodinových ručiček a sledovat průběh změny EMF v něm, přičemž jako počáteční moment bereme vodorovnou polohu rámu.

V tomto počátečním okamžiku bude EMF nula, protože strany rámu neprotínají magnetické siločáry. Na grafu bude tato nulová hodnota EMF, odpovídající okamžiku t \u003d 0, reprezentována bodem 1.

S dalším otáčením rámu se v něm začne objevovat EMF a bude se zvětšovat, dokud rám nedosáhne své vertikální polohy. Na grafu bude tento nárůst EMF znázorněn jako plynulá vzestupná křivka, která dosáhne svého vrcholu (bod 2).

Jakmile se rám přiblíží k horizontální poloze, EMF v něm se sníží a klesne na nulu. Na grafu to bude znázorněno jako klesající hladká křivka.

Následně se během doby odpovídající polovině otáčky snímku podařilo EMF v něm zvýšit z nuly na maximální hodnotu a opět klesnout na nulu (bod 3).

S dalším otáčením rámu se v něm EMF znovu objeví a bude postupně nabývat na velikosti, ale jeho směr se již změní na opačný, jak je vidět při aplikaci pravidla pravé ruky.

Graf zohledňuje změnu směru EMF tím, že křivka znázorňující EMF protíná časovou osu a nyní se nachází pod touto osou. Emf se opět zvyšuje, dokud rám nezaujme vertikální polohu. Poté se EMF začne snižovat a jeho hodnota se bude rovnat nule, když se rám vrátí do své původní polohy po dokončení jedné kompletní otáčky. Na grafu to bude vyjádřeno tím, že křivka EMF, která dosáhla svého vrcholu v opačném směru (bod 4), se pak setká s časovou osou (bod 5).

Tím končí jeden cyklus změny EMF, ale pokud budeme pokračovat v otáčení rámu, okamžitě začne druhý cyklus, přesně opakující první, po kterém bude postupně následovat třetí a poté čtvrtý a tak dále, dokud zastavíme rotační rámec.

Pro každou otáčku rámu tedy EMF, který v něm vzniká, provede celý cyklus jeho změny.

Pokud je rám uzavřen na nějaký vnější obvod, pak obvodem poteče střídavý proud, jehož graf bude vypadat stejně jako graf EMF.

Výsledná vlnovitá křivka se nazývá sinusoida. a proud, EMF nebo napětí, měnící se podle takového zákona, se nazývají sinusové.

Křivka samotná se nazývá sinusoida, protože jde o grafické znázornění proměnné trigonometrické veličiny zvané sinus.

Sinusový charakter změny proudu je nejběžnější v elektrotechnice, proto, mluvíme-li o střídavém proudu, ve většině případů znamenají sinusový proud.

Pro porovnání různých střídavých proudů (EMF a napětí) existují veličiny charakterizující konkrétní proud. Říká se jim AC parametry.

Perioda, amplituda a frekvence - AC parametry

Střídavý proud je charakterizován dvěma parametry - periodou a amplitudou, s jejichž vědomím můžeme posoudit, o jaký střídavý proud se jedná, a sestavit proudový graf.

Obrázek 4. Křivka sinusového proudu

Časové období, během kterého probíhá úplný cyklus změny proudu, se nazývá perioda. Perioda je označena písmenem T a měří se v sekundách.

Časový úsek, během kterého probíhá polovina celého cyklu změny proudu, se nazývá poloviční cyklus. Proto se perioda změny proudu (EMF nebo napětí) skládá ze dvou půlcyklů. Je zcela zřejmé, že všechny periody stejného střídavého proudu jsou si navzájem rovny.

Jak je z grafu patrné, během jedné periody své změny proud dosáhne dvojnásobku své maximální hodnoty.

Maximální hodnota střídavého proudu (EMF nebo napětí) se nazývá jeho amplituda nebo hodnota amplitudy proudu.

Im, Em a Um jsou obecně přijímaná označení pro amplitudy proudu, emf a napětí.

Nejprve jsme věnovali pozornost hodnotě amplitudy proudu. jak je však vidět z grafu, existuje nespočet mezilehlých hodnot, menších než amplituda.

Hodnota střídavého proudu (EMF, napětí) odpovídající libovolnému zvolenému časovému okamžiku se nazývá jeho okamžitá hodnota.

i. e a u jsou obecně přijímaná označení pro okamžité hodnoty proudu, emf a napětí.

Okamžitou hodnotu proudu, stejně jako jeho hodnotu amplitudy, lze snadno určit pomocí grafu. Chcete-li to provést, z libovolného bodu na vodorovné ose odpovídající okamžiku, který nás zajímá, nakreslíme svislou čáru k bodu průsečíku s aktuální křivkou, výsledný segment svislé přímky určí hodnotu proudu v daném okamžiku, tedy jeho okamžitá hodnota.

Je zřejmé, že okamžitá hodnota proudu po čase T / 2 od počátečního bodu grafu bude rovna nule a po čase - T / 4 jeho hodnotě amplitudy. Proud také dosáhne své hodnoty amplitudy, ale v opačném směru, po čase rovném 3/4 T.

Graf tedy ukazuje, jak se proud v obvodu mění v průběhu času a že každý časový okamžik odpovídá pouze jedné konkrétní hodnotě jak velikosti, tak směru proudu. V tomto případě bude hodnota proudu v daném časovém okamžiku v jednom bodě obvodu přesně stejná v kterémkoli jiném bodě tohoto obvodu.

Počet úplných period dokončených proudem za 1 sekundu se nazývá frekvence střídavého proudu a označuje se latinským písmenem f.

Určit frekvenci střídavého proudu, to znamená zjistit, kolik period své změny provedl proud během 1 sekundy. je nutné vydělit 1 sekundu časem jedné periody f = 1/T. Když znáte frekvenci střídavého proudu, můžete určit periodu: T = 1/f

Frekvence střídavého proudu se měří v jednotce zvané hertz.

Pokud máme střídavý proud. jehož frekvence je rovna 1 hertzu, pak bude perioda takového proudu rovna 1 sekundě. Naopak, je-li perioda změny proudu 1 sekunda, pak frekvence takového proudu je 1 hertz.

Stanovili jsme tedy parametry střídavého proudu - periodu, amplitudu a frekvenci. - které umožňují odlišit od sebe různé střídavé proudy, emf a napětí a v případě potřeby sestavit jejich grafy.

Při stanovení odporu různých obvodů proti střídavému proudu použijte další pomocnou hodnotu, která charakterizuje střídavý proud, tzv. úhlovou nebo kruhovou frekvenci.

Kruhová frekvence je označena písmenem #969 a souvisí s frekvencí f jako #969 = 2#960 f

Pojďme si tuto závislost vysvětlit. Při konstrukci grafu proměnné EMF jsme viděli, že během jedné kompletní otáčky rámu dojde k úplnému cyklu změny EMF. Jinými slovy, aby rám udělal jednu otáčku, tedy otočení o 360°, trvá to dobu rovnající se jedné periodě, tj. T sekund. Poté se rám za 1 sekundu otočí o 360°/T. 360°/T je tedy úhel, o který se rám otočí za 1 sekundu, a vyjadřuje rychlost otáčení rámu, která se běžně nazývá úhlová nebo kruhová rychlost.

Ale protože perioda T souvisí s frekvencí f poměrem f=1/T, lze kruhovou rychlost vyjádřit také pomocí frekvence a bude se rovnat #969 = 360°f.

Takže jsme usoudili, že #969 = 360°f. Pro usnadnění použití kruhové frekvence ve všech druzích výpočtů je však úhel 360 ° odpovídající jedné otáčkě nahrazen radiálním výrazem rovným 2 #960 radiánům, kde #960 \u003d 3,14. Nakonec tedy dostaneme #969 = 2 #960 f. Pro určení kruhové frekvence střídavého proudu (emf nebo napětí) je tedy nutné vynásobit frekvenci v hertzech konstantním číslem 6,28.

Náš web na Facebooku:

Střídavý proud je proud, jehož změna velikosti a směru se periodicky opakuje v pravidelných intervalech T.

V oblasti výroby, přenosu a distribuce elektrické energie má střídavý proud ve srovnání se stejnosměrným proudem dvě hlavní výhody:

1) schopnost (pomocí transformátorů) jednoduše a ekonomicky zvyšovat a snižovat napětí, to je klíčové pro přenos energie na velké vzdálenosti.

2) větší jednoduchost elektrických motorových zařízení a v důsledku toho jejich nižší cena.

Volá se hodnota proměnné (proud, napětí, EMF) v libovolném čase t okamžitá hodnota a je označeno malými písmeny (proud i, napětí u, EMF - e).

Jsou nazývány největší z okamžitých hodnot periodicky se měnících proudů, napětí nebo EMF maximum nebo amplituda hodnoty a jsou označeny velkými písmeny s indexem "m" (I m, U m).

Nejmenší časový úsek, po kterém se okamžité hodnoty proměnné (proud, napětí, EMF) opakují ve stejné sekvenci, se nazývá doba T a souhrn změn, ke kterým došlo během období - cyklus.

Převrácená hodnota periody se nazývá frekvence a označuje se písmenem f.

Tito. frekvence je počet cyklů za 1 sekundu.

Jednotkou frekvence je 1/sec – tzv hertz (Hz). Větší frekvenční jednotky jsou kilohertz (kHz) a megahertz (MHz).

Získání střídavého sinusového proudu.

Střídavé proudy a napětí v technologii bývají získávány podle nejjednoduššího periodického zákona – sinusového. Protože sinusoida je jedinou periodickou funkcí, která má derivaci podobnou sobě samé, v důsledku čehož je tvar křivek napětí a proudu stejný ve všech spojích elektrického obvodu, což značně zjednodušuje výpočty.

K získání průmyslových frekvenčních proudů jsou alternátory které vycházejí ze zákona elektromagnetické indukce, podle kterého při pohybu uzavřeného obvodu v magnetickém poli v něm vzniká proud.

Schéma nejjednoduššího alternátoru

Alternátory vysokého výkonu, určené pro napětí 3 - 15 kV, jsou vyráběny s pevným vinutím na statoru stroje a otočným elektromagnetem-rotorem. S tímto provedením je snazší spolehlivě izolovat vodiče pevného vinutí a je snazší odvést proud do vnějšího obvodu.

Jedna otáčka rotoru dvoupólového generátoru odpovídá jedné periodě proměnné EMF indukované na jeho vinutí.

Pokud rotor udělá n otáček za minutu, pak frekvence indukovaného emf

.

Protože zatímco úhlová rychlost generátoru
, pak mezi ním a frekvencí indukovanou EMF existuje vztah
.

Fáze. Fázový posun.

Předpokládejme, že generátor má v ukotvení dvě identické cívky, posunuté v prostoru. Když se kotva otáčí, v cívkách se indukují EMF stejné frekvence a stejných amplitud, protože cívky se otáčejí stejnou rychlostí ve stejném magnetickém poli. Ale díky posunu cívek v prostoru EMF dosahují znamének amplitudy ne současně.

Pokud je v okamžiku začátku časové reference (t=0) cívka 1 umístěna vzhledem k neutrální rovině pod úhlem
a cívkou 2 pod úhlem
. To je EMF indukovaný v první zatáčce:,

a ve druhém:

V okamžiku načasování:

elektrické úhly A se nazývá stanovení hodnot EMF v počátečním okamžiku počáteční fáze.

Rozdíl mezi počátečními fázemi dvou sinusových veličin stejné frekvence se nazývá fázový úhel .

Uvažuje se hodnota, pro kterou jsou nulové hodnoty (po které nabývají kladné hodnoty) nebo kladné hodnoty amplitudy dosaženy dříve než ostatní vedoucí ve fázi a ten, pro který jsou stejné hodnoty dosaženy později - zaostávající ve fázi.

Pokud dvě sinusové veličiny současně dosáhnou své amplitudy a nulové hodnoty, pak říkají, že veličiny jsou ve fázi . Pokud je úhel fázového posunu sinusových veličin 180 0
, pak se prý převléknou antifáze.

Každý kompetentní technik by měl bez váhání odpovědět, jaký proud je v zásuvce - stejnosměrný nebo střídavý. Fyzice na technických univerzitách je věnována zvláštní pozornost! Ale většina běžných občanů může žít celý život a nevědět to. A naprosto marně! V dnešní době je nezbytné minimum znalostí, které by měl mít každý moderní vzdělaný člověk. Jaký typ proudu v zásuvce je třeba znát stejným způsobem jako násobící tabulka.

Druhy elektrického proudu v každodenním životě

Pro úplné pochopení obrázku uvedu malou teorii, kterou bude velmi užitečné znát. Elektrický proud je řízený pohyb elektrických nábojů. Může se vyskytovat v uzavřeném elektrickém obvodu. Rozlišovat:

DC nebo DC - Direct Current. Mezinárodní označení (-).
Stejnosměrný proud teče jedním směrem a jeho hodnota se s časem mírně mění. Nápadným příkladem, který můžete najít doma nebo v bytě, je proud z elektrických baterií nebo akumulátorů.

Střídavý proud. označení nebo AC - Alternating Current. Mezinárodní označení (~).
Střídavý proud periodicky mění velikost a směr. Jedna perioda změny za sekundu je Hertz. Frekvence střídavého proudu je tedy počet period za sekundu. V Rusku a Evropě se používá frekvence 50 Hz, v USA je to 60 Hz. Střídavý proud se používá k provozu různých elektrických spotřebičů.

Jaký je proud v domácích zásuvkách

Po pochopení teorie přejdeme přímo k odpovědi na otázku - jaký proud je v zásuvce - AC nebo DC? Myslím, že už jste to uhodli sami - samozřejmě střídavý proud. Provozní napětí v síti je 220-240 Voltů. Výkon střídavého proudu v běžných bytech je omezen na 16 A (A), v některých případech se však vyskytuje i na 25 A. Standardní proudový limit je 3,5 kW.

Pro výkonnější elektrická zařízení se již používají třífázové sítě s napětím 380 voltů s proudem do 32A.

Konstantní elektrický proud je pohyb částic s nábojem v určitém směru. To znamená, že jeho napětí nebo síla (charakterizující veličiny) mají stejnou hodnotu a směr. Tím se stejnosměrný proud liší od střídavého. Uvažujme ale vše popořadě.

Historie vzniku a "války proudů"

Stejnosměrný proud se dříve nazýval galvanický, protože byl objeven jako výsledek galvanické reakce. Zkoušel jsem to přenášet přes elektrické přenosové vedení. V této době mezi vědci probíhaly vážné spory. Dostaly dokonce název „aktuální války“. Byla rozhodnuta otázka výběru jako hlavního, variabilního nebo trvalého. „Boj“ vyhrál proměnlivý druh, protože ten trvalý utrpí značné ztráty přenášené na dálku. Ale není těžké transformovat proměnnou formu, tím se stejnosměrný proud liší od střídavého. Proto je tento přenos snadno přenosný i na velké vzdálenosti.

Zdroje stejnosměrného elektrického proudu

Jako zdroje mohou sloužit baterie nebo jiná zařízení, kde k němu dochází chemickou reakcí.

Jedná se o generátory, kde se získává jako výsledek a poté se usměrňuje díky kolektoru.

aplikace

V různých zařízeních se stejnosměrný proud používá poměrně často. Pracuje s ním například mnoho domácích spotřebičů, nabíječek a autogenerátorů. Jakékoli přenosné zařízení je napájeno zdrojem, který generuje stálý vzhled.

V průmyslovém měřítku se používá v motorech a bateriích. A v některých zemích jsou vybaveny vedením vysokého napětí.

V medicíně se pomocí stejnosměrného elektrického proudu provádějí wellness procedury.

Na železnici (pro dopravu) se používají variabilní i stálé typy.

Střídavý proud

Nejčastěji jej však využívají. Zde je průměrná hodnota síly a napětí za určité období rovna nule. Ve velikosti a směru se neustále mění a v pravidelných intervalech.

K vyvolání střídavého proudu se používají generátory, ve kterých při elektromagnetické indukci dochází k magnetu rotujícímu ve válci (rotoru) a statoru vyrobeného ve formě pevného jádra s vinutím.

Střídavý proud se používá v rádiu, televizi, telefonii a mnoha dalších systémech, protože jeho napětí a sílu lze přeměnit bez téměř ztráty energie.

Je široce používán v průmyslu, stejně jako pro účely osvětlení.

Může být jednofázový i vícefázový.

Který se mění podle sinusového zákona, je jednofázový. Mění se za určitý časový úsek (období) co do velikosti a směru. Frekvence střídavého proudu je počet cyklů za sekundu.

V druhém případě byla nejrozšířenější třífázová verze. Jedná se o systém tří elektrických obvodů, které mají stejnou frekvenci a EMF, fázově posunuté o 120 stupňů. Používá se k napájení elektromotorů, pecí, svítidel.

Za mnoho vývojů v oblasti elektřiny a jejich praktické aplikace, stejně jako za vliv na vysokofrekvenční střídavý proud, lidstvo vděčí velkému vědci Nikolovi Teslovi. Až dosud nejsou známa všechna jeho díla, která zůstala potomkům.

Jak se stejnosměrný proud liší od proudu střídavého a jaká je jeho cesta od zdroje ke spotřebiteli?

Proměnná je tedy proud, který může po určitou dobu měnit směr a velikost. Parametry, kterým je věnována pozornost, jsou frekvence a napětí. V Rusku elektrické sítě pro domácnosti dodávají střídavý proud o napětí 220 V a frekvenci 50 Hz. Frekvence střídavého proudu je počet změn směru částic určitého náboje za sekundu. Ukazuje se, že při 50 Hz mění svůj směr padesátkrát, čímž se stejnosměrný proud liší od střídavého.

Jeho zdrojem jsou zásuvky, do kterých se připojují domácí spotřebiče pod různým napětím.

Střídavý proud začíná svůj pohyb z elektráren, kde jsou výkonné generátory, odkud vychází s napětím 220 až 330 kV. Dále průchody do kterých se nacházejí v blízkosti rodinných domů, podniků a dalších staveb.

V rozvodně proud vstupuje pod napětím 10 kV. Tam se převádí na třífázové napětí 380 V. Někdy s tímto indikátorem proud prochází přímo do objektů (kde je organizována výkonná výroba). Ale v zásadě je ve všech domech sníženo na obvyklých 220 V.

proměna

Je jasné, že ve vývodech dostáváme střídavý proud. Elektrické spotřebiče ale často potřebují stálý vzhled. K tomuto účelu se používají speciální usměrňovače. Proces se skládá z následujících kroků:

• připojení můstku se čtyřmi diodami s potřebným výkonem;
• připojení filtru nebo kondenzátoru k výstupu z můstku;
• připojení stabilizátorů napětí pro snížení zvlnění.

Převod může probíhat jak ze AC na DC, tak i naopak. Ale druhý případ bude mnohem obtížnější realizovat. Budete potřebovat měniče, které jsou mimo jiné dost drahé.

Jednou z charakteristik proudu je napětí. V každém případě je produkován specifickým zdrojem. Zvažme tuto fyzikální veličinu podrobněji a zjistěme, jak se liší konstantní napětí od střídavého.

malá odbočka

Připomeňme si, co je to „aktuální“. Jde o jev, při kterém se nabité částice pohybují určitým směrem. Pokud tyto, řekněme, elektrony nebo ionty spěchají stále stejným směrem, nazýváme proud konstantní. A když pohyb částic periodicky nabírá jiný směr, mluví se o střídavém proudu.

Přejděme ke stresu. Jeho podstata je často odhalena analogií s vodou. Ten neteče sám od sebe. Například v nakloněném potrubí se tekutina pohybuje dolů vlivem gravitace. A čím výše je voda od země, tím více potenciální energie má. Stejné je to s proudem: částice „tečou“ vlivem napětí. Zároveň mají na začátku své cesty velký potenciál a na konci - menší.

Srovnání

Větší potenciál označuje plus, menší mínus. Když mluví o rozdílu mezi stejnosměrným a střídavým napětím, myslí tím, zda „+“ a „–“ zůstávají na svých místech, když se nabité částice pohybují. V případě konstantního napětí je polarita vždy stejná. Zde je příkladem zdroj, jako je baterie. Je důležité, aby tento druh napětí byl typický pro stejnosměrný proud, schematicky naznačený přímkou.

Při střídavém napětí se v průběhu času střídají kladné a záporné potenciály na každém konci vodiče. Relevantním příkladem je klasická elektrická síť, do které se spotřebiče připojují přes zásuvku. V tomto případě působí střídavý proud, graficky znázorněný vlnovkou. Jeho frekvence, například 50 Hz, mimo jiné znamená, kolikrát za sekundu se střídá plus a mínus související s napětím.

Pro lepší pochopení rozdílu mezi stejnosměrným a střídavým napětím vám pomůže následující schéma:

První graf ukazuje, že v průběhu času (t) si konstantní napětí (U) udržuje svou hodnotu. Druhý obrázek ukazuje dynamiku střídavého napětí: je buď nula, pak maximum, pak minimum. Je jasně vidět, že všechny hodnoty se periodicky opakují. Musím říci, že střídavé napětí často, ale ne vždy, nabývá svých parametrů přesně podle sinusového zákona. V ostatních případech má obrázek na grafu mírně odlišný vzhled.