Jaký je rozdíl mezi AC a DC. Jaký je rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem

Elektrický proud je řízený, uspořádaný pohyb nabitých částic.

Stejnosměrný proud má stabilní vlastnosti a směr pohybu nabitých částic, které se s časem nemění. Používá se u mnoha elektrických zařízení v domácnostech i v autech. Práce ze stejnosměrného proudu moderní počítače, notebooky, televize a mnoho dalších zařízení. Pro přeměnu AC na DC se používají speciální napájecí zdroje a napěťové transformátory.

Všechno elektrických zařízení a elektrické nářadí napájené bateriemi a akumulátory jsou považovány za stejnosměrné spotřebiče, protože baterie je zdrojem stejnosměrného proudu, který lze přeměnit na střídavý proud pomocí měničů.

Rozdíl mezi AC a DC

Proměnná se nazývá elektřina, který se může v čase měnit ve směru pohybu nabitých částic a ve velikosti. Nejdůležitější parametry střídavý proud se považuje za jeho frekvenci a napětí. V moderním elektrické sítě u různých objektů je to střídavý proud, který má určité napětí a frekvenci. V Rusku v domácích elektrických sítích má proud napětí 220 V a frekvenci 50 Hz. Frekvence elektrického střídavého proudu je počet změn směru pohybu nabitých částic za 1 sekundu, to znamená, že při frekvenci 50 Hz mění směr 50krát za sekundu. Rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem je tedy ten, že ve střídavém proudu mohou nabité částice měnit směr svého pohybu.

AC zdroje na zařízeních pro různé účely jsou zásuvky. Připojujeme různé zásuvky do zásuvek. Spotřebiče příjem požadovaného napětí. Střídavý proud používá se v elektrických sítích, protože hodnotu napětí lze převést na požadované hodnoty pomocí transformátorového zařízení s minimální ztráty. Jinými slovy, je mnohem snazší a levnější jej přepravovat od zdrojů energie ke koncovým uživatelům.

AC přenos ke spotřebitelům

Cesta střídavého proudu začíná u elektráren, kde jsou instalovány nejvýkonnější elektrické generátory, ze kterých vychází elektrický proud o napětí 220-330 kV. Přes elektrické kabely proud jde do transformoven instalovaných v bezprostřední blízkosti objektů elektrické spotřeby - domů, bytů, podniků a dalších objektů.

Rozvodny přijímají elektrický proud o napětí asi 10 kV a převádějí jej na třífázové napětí 380 V. V některých případech jsou předměty napájeny proudem o napětí 380 V, to vyžadují výkonné domácí a průmyslové spotřebiče, ale nejčastěji v místě, kde se do domu či bytu přivádí elektřina, napětí klesne na obvyklých 220 V.

Přeměna AC na DC

Již jsme se zabývali tím, že zásuvky domácího elektrického systému obsahují střídavý proud, ale mnoho moderních spotřebitelů elektřiny vyžaduje stejnosměrný proud. Přeměna střídavého proudu na stejnosměrný proud se provádí pomocí speciálních usměrňovačů. Celý proces převodu zahrnuje tři kroky:

Zapojení diodového můstku se 4 diodami požadovaný výkon. Takový můstek může „odříznout“ horní hodnoty střídavých sinusoid nebo učinit pohyb nabitých částic jednosměrným.
Připojení vyhlazovacího filtru nebo speciálního kondenzátoru na výstup z diodového můstku. Filtr je schopen korigovat poklesy mezi vrcholy střídavých sinusoid. Připojení kondenzátoru vážně snižuje zvlnění a může je snížit na minimum.
Připojení stabilizátorů napětí pro snížení zvlnění.

Převod proudu lze provádět v obou směrech, to znamená, že z konstanty lze provést i střídavý. Tento proces je však mnohem složitější a provádí se pomocí speciálních měničů, které jsou velmi drahé.

Přestože elektrické spotřebiče používáme každý den v každodenním životě, ne každý dokáže odpovědět na rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem, přestože je to popsáno v školní osnovy. Proto má smysl si hlavní dogmata připomenout.

Zobecněné definice

Fyzikální proces, při kterém se nabité částice pohybují uspořádaným (řízeným) způsobem, se nazývá elektrický proud. Obvykle se dělí na proměnnou a stálou. U prvního zůstávají směr a velikost nezměněny, zatímco u druhého se tyto charakteristiky mění podle určitého vzoru.

Výše uvedené definice jsou značně zjednodušené, i když vysvětlují rozdíl mezi stejnosměrným a střídavým elektrickým proudem. Abychom lépe pochopili, jaký je tento rozdíl, je nutné grafický obrázek každý z nich a také vysvětlit, jak se ve zdroji tvoří proměnná elektromotorická síla. K tomu se obracíme k elektrotechnice, respektive k jejím teoretickým základům.

Zdroje EMF

Zdroje elektrického proudu jakéhokoli druhu jsou dvou typů:

primární, s jejich pomocí, elektřina vzniká přeměnou mechanické, sluneční, tepelné, chemické nebo jiné energie na elektrickou energii;
sekundární, elektřinu nevyrábějí, ale převádějí ji např. z proměnné na konstantu nebo naopak.

Jediným primárním zdrojem střídavého elektrického proudu je generátor, zjednodušené schéma takového zařízení je na obrázku.

Označení:

1 – směr otáčení;
2 – magnet s póly S a N;
3 – magnetické pole;
4 - drátěný rám;
5 - EMF;
6 – prstencové kontakty;
7 - sběrače proudu.

Princip činnosti

Mechanická energie je přeměněna generátorem znázorněným na obrázku na elektrickou energii takto:

v důsledku takového jevu, jako je elektromagnetická indukce, když se rám „4“ otáčí, umístěný v magnetickém poli „3“ (vznikajícím mezi různými póly magnetu „2“), se v něm vytvoří EMF „5“. Napětí je do sítě přiváděno přes proudové kolektory "7" z prstencových kontaktů "6", ke kterým je připojen rám "4".

Video: stejnosměrný a střídavý proud - rozdíly

Pokud jde o velikost EMF, závisí na rychlosti přechodu siločar "3" rámem "4". Vzhledem k charakteristice elektromagnetického pole minimální rychlost průsečík, a tedy nejnižší hodnota elektromotorické síly bude v okamžiku, kdy je rám ve svislé poloze, respektive maximální - ve vodorovné poloze.

Vzhledem k výše uvedenému se v procesu rovnoměrné rotace indukuje EMF, jehož charakteristiky velikosti a směru se s určitou periodou mění.

Grafické obrázky

Díky aplikaci grafická metoda, můžete získat vizuální znázornění dynamických změn různých veličin. Níže je graf změn napětí v čase pro galvanický článek 3336L (4,5 V).

Jak vidíte, graf je přímka, to znamená, že napětí zdroje zůstává nezměněno.

Nyní uvedeme graf dynamiky změn napětí během jednoho cyklu (plné otočení rámu) generátoru.

Vodorovná osa zobrazuje úhel natočení ve stupních, svislá - hodnota EMF (napětí)

Pro názornost si ukažme počáteční polohu snímku v generátoru, odpovídající počátečnímu bodu reportu na grafu (0°)

Označení:

1 – póly magnetu S a N;
2 - rám;
3 – směr otáčení rámu;
4 - magnetické pole.

Nyní se podívejme, jak se EMF změní během jednoho cyklu otáčení rámu. V počáteční poloze bude EMF nula. Během rotace bude tato hodnota postupně narůstat, maxima dosáhne v okamžiku, kdy je rám v úhlu 90°. Další rotace rámu povede ke snížení EMF, dosahující minima v okamžiku rotace o 180°.

Při pokračování procesu můžete vidět, jak elektromotorická síla mění směr. Povaha změn v EMF, které změnily směr, bude stejná. To znamená, že se začne postupně zvyšovat a dosáhne vrcholu v bodě odpovídajícím otočení o 270°, načež se bude snižovat, dokud rám nedokončí celý cyklus otáčení (360°).

Pokud graf pokračuje po několik cyklů otáčení, uvidíme sinusovou charakteristiku střídavého elektrického proudu. Jeho perioda bude odpovídat jedné otáčkě rámu a amplituda bude odpovídat maximální hodnotě EMF (vpřed a vzad).

Nyní přejděme k dalšímu důležitou vlastností střídavý elektrický proud - frekvence. Pro jeho označení, latinské písmeno"f" a jeho jednotkou je hertz (Hz). Tento parametr zobrazuje počet úplných cyklů (period) změny EMF za jednu sekundu.

Četnost je určena vzorcem: . Parametr "T" zobrazuje čas jednoho kompletního cyklu (periodu), měřený v sekundách. V souladu s tím, pokud známe frekvenci, je snadné určit čas období. Například v každodenním životě se používá elektrický proud o frekvenci 50 Hz, takže doba jeho periody bude dvě setiny sekundy (1/50 = 0,02).

Třífázové generátory

Všimněte si, že nejekonomičtější ziskovým způsobem získávání střídavého proudu bude využívat třífázový generátor. Zjednodušené schéma jeho provedení je na obrázku.

Jak je vidět, generátor využívá tři cívky umístěné s přesazením 120°, spojené trojúhelníkem (v praxi se takové spojení vinutí generátoru nepoužívá kvůli nízké účinnosti). Když jeden z pólů magnetu prochází cívkou, indukuje se v ní EMF.

Jaký je důvod pro diverzitu elektrických proudů

Mnozí mohou mít opodstatněnou otázku – proč používat takovou rozmanitost elektrických proudů, když si můžete jeden vybrat a udělat z něj standard? Jde o to, že ne každý typ elektrického proudu je vhodný pro řešení konkrétního problému.

Jako příklad uvádíme podmínky, za kterých bude použití konstantního napětí nejen nerentabilní, ale někdy nemožné:

úloha přenosu napětí na vzdálenosti je snadněji realizovatelná pro střídavé napětí;
je prakticky nemožné přeměnit stejnosměrný elektrický proud pro různé elektrické obvody, které mají neomezenou spotřebu;
udržení požadované úrovně napětí v obvodech stejnosměrného proudu je mnohem obtížnější a nákladnější než střídavý;
motory na střídavé napětí jsou konstrukčně jednodušší a levnější než na stejnosměrné napětí. Na tomto místě je třeba poznamenat, že pro takové motory (asynchronní) vysoká úroveň startovací proud, který neumožňuje jejich použití pro řešení určitých problémů.

Nyní uvádíme příklady úloh, kde je vhodnější použít konstantní napětí:

pro změnu rychlosti otáčení indukční motory nutné změnit frekvenci napájecího zdroje, což vyžaduje sofistikované vybavení. U motorů na stejnosměrný proud stačí změnit napájecí napětí. Proto jsou instalovány v elektrické dopravě;
výživa elektronické obvody, galvanizační zařízení a mnoho dalších zařízení se také provádí stejnosměrným proudem;
Stejnosměrné napětí je pro člověka mnohem bezpečnější než střídavé napětí.

Na základě výše uvedených příkladů je nutné použít různé typy napětí.

Přestože elektrospotřebiče používáme každý den v běžném životě, ne každý dokáže odpovědět, jak se liší střídavý proud od stejnosměrného, přestože se o tom ve školních osnovách mluví. Proto má smysl si hlavní dogmata připomenout.

Zobecněné definice

Uvedené definice jsou značně zjednodušené, i když vysvětlují rozdíl mezi stejnosměrným a střídavým elektrickým proudem. Pro lepší pochopení, v čem tento rozdíl spočívá, je nutné uvést každý z nich graficky a také vysvětlit, jak se ve zdroji tvoří proměnná elektromotorická síla. K tomu se obracíme k elektrotechnice, respektive k jejím teoretickým základům.

Zdroje EMF

Zdroje elektrického proudu jakéhokoli druhu jsou dvou typů:

primární, s jejich pomocí, elektřina vzniká přeměnou mechanické, sluneční, tepelné, chemické nebo jiné energie na elektrickou energii;
sekundární, elektřinu nevyrábějí, ale převádějí ji např. z proměnné na konstantu nebo naopak.

Jediným primárním zdrojem střídavého elektrického proudu je generátor, zjednodušené schéma takového zařízení je na obrázku.

Označení:

1 – směr otáčení;
2 – magnet s póly S a N;
3 – magnetické pole;
4 - drátěný rám;
5 - EMF;
6 – prstencové kontakty;
7 - sběrače proudu.

Princip činnosti

Mechanická energie je přeměněna generátorem znázorněným na obrázku na elektrickou energii takto:

Video: stejnosměrný a střídavý proud - rozdíly

Pokud jde o velikost EMF, závisí na rychlosti přechodu siločar "3" rámem "4". Vzhledem k charakteristice elektromagnetického pole bude minimální přejezdová rychlost, a tedy i nejnižší hodnota elektromotorické síly, v okamžiku, kdy je rám ve svislé poloze, respektive maximální - ve vodorovné poloze.

Vzhledem k výše uvedenému se v procesu rovnoměrné rotace indukuje EMF, jehož charakteristiky velikosti a směru se s určitou periodou mění.

Grafické obrázky

Díky použití grafické metody je možné získat vizuální znázornění dynamických změn různých veličin. Níže je graf změn napětí v čase pro galvanický článek 3336L (4,5 V).

Jak vidíte, graf je přímka, to znamená, že napětí zdroje zůstává nezměněno.

Nyní uvedeme graf dynamiky změn napětí během jednoho cyklu (plné otočení rámu) generátoru.

Vodorovná osa zobrazuje úhel natočení ve stupních, svislá - hodnota EMF (napětí)

Pro názornost si ukažme počáteční polohu snímku v generátoru, odpovídající počátečnímu bodu reportu na grafu (0°)

Označení:

1 – póly magnetu S a N;
2 - rám;
3 – směr otáčení rámu;
4 - magnetické pole.

Nyní přejděme k další důležité vlastnosti střídavého elektrického proudu – frekvenci. Pro jeho označení se používá latinské písmeno „f“ a jeho měrnou jednotkou je hertz (Hz). Tento parametr zobrazuje počet úplných cyklů (period) změny EMF za jednu sekundu.

Třífázové generátory

Všimněte si, že nákladově nejefektivnějším způsobem získání střídavého elektrického proudu je použití třífázového generátoru. Zjednodušené schéma jeho provedení je na obrázku.

Jaký je důvod pro diverzitu elektrických proudů

Jako příklad uvádíme podmínky, za kterých bude použití konstantního napětí nejen nerentabilní, ale někdy nemožné:

úloha přenosu napětí na vzdálenosti je snadněji realizovatelná pro střídavé napětí;
je prakticky nemožné přeměnit stejnosměrný elektrický proud pro různé elektrické obvody, které mají neomezenou spotřebu;
udržení požadované úrovně napětí v obvodech stejnosměrného proudu je mnohem obtížnější a nákladnější než střídavý;
motory na střídavé napětí jsou konstrukčně jednodušší a levnější než na stejnosměrné napětí. Na tomto místě je třeba poznamenat, že takové motory (asynchronní) mají vysokou úroveň rozběhového proudu, což neumožňuje jejich použití k řešení určitých problémů.

Nyní uvádíme příklady úloh, kde je vhodnější použít konstantní napětí:

pro změnu rychlosti otáčení indukčních motorů je nutné změnit frekvenci napájení, což vyžaduje sofistikované vybavení. U motorů na stejnosměrný proud stačí změnit napájecí napětí. Proto jsou instalovány v elektrické dopravě;
stejnosměrným proudem jsou napájeny i elektronické obvody, galvanická zařízení a řada dalších zařízení;
Stejnosměrné napětí je pro člověka mnohem bezpečnější než střídavé napětí.

Na základě výše uvedených příkladů je nutné použít různé typy napětí.

Navzdory tomu, že elektřina pevně vstoupila do našich životů, drtivá většina uživatelů tohoto civilizačního požehnání ani povrchně nechápe, co je proud, nemluvě o tom, jak se liší. DC. z proměnné, jaký je mezi nimi rozdíl a jaký je obecně proud. Prvním šokovaným byl Alessandro Volta, načež se tomuto tématu věnoval celý život. Věnujme také pozornost tomuto tématu, abychom měli obecnou představu o povaze elektřiny.

Odkud proud přichází a proč je jiný?

Pokusíme se vyhnout komplexní fyzika a k posouzení této problematiky použijeme metodu analogií a zjednodušení. Ještě předtím si ale připomeňme starý vtip o zkoušce, kdy poctivý student vytáhl lístek „Co je elektrický proud“.

Promiňte, profesore, připravoval jsem se, ale zapomněl jsem - odpověděl poctivý student. - Jak jsi mohl! Profesor ho pokáral: Jsi jediný člověk na Zemi, kdo to věděl! (S)

To je samozřejmě vtip, ale je v tom hodně pravdy. Nebudeme proto hledat Nobelovy vavříny, ale jednoduše přijít na to, střídavý a stejnosměrný proud, jaký je rozdíl a co je považováno za zdroje proudu.

Jako základ budeme předpokládat, že proud není pohyb částic (i když pohyb nabitých částic také přenáší náboj, a proto vytváří proudy), ale pohyb (přenos) přebytečného náboje ve vodiči z bodu velkého nabít (potenciál) do bodu s nižším nábojem. Obdobou je nádrž, voda má vždy tendenci zabírat jednu úroveň (vyrovnávat potenciály). Pokud otevřete díru v hrázi, voda začne téct z kopce, bude tam stejnosměrný proud. Čím větší je otvor, tím více vody poteče, proud se zvýší, stejně jako výkon a množství práce, kterou je tento proud schopen vykonat. Pokud proces není řízen, voda zničí hráz a okamžitě vytvoří záplavovou zónu s rovným povrchem. Tento zkrat s vyrovnáním potenciálu, doprovázené velkou destrukcí.

Ve zdroji se tedy objevuje stejnosměrný proud (zpravidla vlivem chemických reakcí), ve kterém je ve dvou bodech potenciálový rozdíl. Nabijte pohyb z konce vysoká cena"+" na nízké "-" vyrovnává potenciál, dokud chemická reakce trvá. Výsledek úplného vyrovnání potenciálu, známe - "baterie vesnice." To vede k pochopení proč trvalé a střídavé napětí se výrazně liší ve stabilitě charakteristik. Baterie (akumulátory) spotřebovávají náboj, takže stejnosměrné napětí časem klesá. K udržení na stejné úrovni se používají další převodníky. Zpočátku se lidstvo dlouho rozhodovalo, jak se stejnosměrný proud liší od střídavého proudu pro široké použití, tzv. "Válka proudů". Skončilo to vítězstvím střídavého proudu nejen proto, že při přenosu na dálku dochází k menším ztrátám, ale i generování stejnosměrného proudu ze střídavého proudu se ukázalo být jednodušší. Je zřejmé, že takto získaný stejnosměrný proud (bez spotřebního zdroje) má mnohem stabilnější charakteristiky. Ve skutečnosti jsou v tomto případě střídavé a stejnosměrné napětí těsně propojeny a v čase závisí pouze na výrobě energie a velikosti spotřeby.

Stejnosměrný proud je tedy ze své podstaty výskytem nerovnoměrného náboje v objemu (chemická reakce), který lze přerozdělit pomocí drátů spojujících bod vysokého a nízkého náboje (potenciálu).

Zastavme se u takové definice jako obecně přijímané. Všechny ostatní stejnosměrné proudy (ne baterie a akumulátory) jsou odvozeny ze zdroje střídavého proudu. Například na tomto obrázku je modrá vlnovka náš stejnosměrný proud jako výsledek konverze střídavého proudu.

Věnujte pozornost komentářům k obrázku, " velký počet obvody a kolektorové desky. Pokud je převodník jiný, bude se lišit i obrázek. Stejná modrá proudová čára je téměř konstantní, ale pulzující, zapamatujte si toto slovo. Zde je mimochodem čistý stejnosměrný proud červená čára.

Vztah magnetismu a elektřiny

Nyní se podívejme, jak se střídavý proud liší od stejnosměrného proudu, který závisí na materiálu. Nejdůležitější - výskyt střídavého proudu nezávisí na reakcích v materiálu. Při práci s galvanickým (stejnosměrným proudem) bylo rychle zjištěno, že vodiče se k sobě přitahují jako magnety. Důsledkem bylo zjištění, že magnetické pole za určitých podmínek generuje elektrický proud. To znamená, že magnetismus a elektřina se ukázaly jako vzájemně propojený jev s inverzní transformací. Magnet by mohl dávat proud do vodiče a vodič s proudem by mohl být magnet. Na tomto obrázku je simulace Faradayových experimentů, které ve skutečnosti tento jev objevily.

Nyní analogie ke střídavému proudu. Budeme mít přitažlivou sílu jako magnet a přesýpací hodiny s vodou jako generátor proudu. Na jednu polovinu hodin napíšeme „top“, na druhou „dole“. Otočíme hodinky a vidíme, jak voda teče „dolů“, když všechna voda teče, otočíme je znovu a naše voda teče „nahoru“. Navzdory tomu, že máme k dispozici proud, mění směr dvakrát za celý cyklus. Ve vědě to bude vypadat takto: frekvence proudu závisí na frekvenci otáčení generátoru v magnetickém poli. Za určitých podmínek získáme čistou sinusovku, nebo jen střídavý proud s různými amplitudami.

Znovu! To je velmi důležité pro pochopení rozdílu mezi stejnosměrným a střídavým proudem. V obou obdobách voda teče „z kopce“. Ale u stejnosměrného proudu se zásobník dříve nebo později vyprázdní a na střídavý proud budou hodiny lít vodu velmi dlouho, je v uzavřeném objemu. Ale zároveň v obou případech voda teče z kopce. Pravda, v případě střídavého proudu teče polovinu času z kopce, ale nahoru. Jinými slovy, směr pohybu střídavého proudu je algebraická hodnota, to znamená, že „+“ a „-“ neustále mění místa, zatímco směr pohybu proudu zůstává nezměněn. Zkuste se nad tímto rozdílem zamyslet a pochopit. Jak je módní říkat online: "Tomu jsi rozuměl, teď už víš všechno."

Co způsobuje širokou škálu proudů

Pokud pochopíte, jaký je rozdíl mezi stejnosměrnými a střídavými proudy, vyvstává přirozená otázka - proč je jich tolik, proudů? Zvolil by jeden proud jako standard a vše by bylo stejné.

Ale, jak se říká, „ne všechny proudy jsou stejně užitečné“, mimochodem, zamysleme se nad tím, který proud je nebezpečnější: přímý nebo střídavý, pokud jsme si zhruba nepředstavovali povahu proudu, ale spíše jeho vlastnosti. Člověk je kolodium, které dobře vede elektrický proud. Soubor různých prvků ve vodě (jsme 70 % vody, pokud někdo neví). Pokud se na takové kolodium přivede napětí – elektrický výboj, pak částice uvnitř nás začnou přenášet náboj. Jak by to mělo být z bodu s vysokým potenciálem do bodu s nízkým potenciálem. Nejnebezpečnější je stát na zemi, což je obecně bod s nekonečně nulovým potenciálem. Jinými slovy přeneseme do země celý proud, tedy rozdíl v nábojích. Takže při konstantním směru pohybu náboje probíhá proces vyrovnání potenciálu v našem těle hladce. Jsme jako písek, který skrze nás prochází vodou. A můžeme bezpečně "nasát" hodně vody. Se střídavým proudem je obraz mírně odlišný - všechny naše částice budou „táhnout“ sem a tam. Písek nebude moci klidně protékat vodou a celek se rozvíří. Proto je odpověď na otázku, který proud je nebezpečnější, konstantní nebo proměnný, jednoznačná - proměnný. Pro informaci, život ohrožující prahový stejnosměrný proud je 300 mA. Pro AC jsou tyto hodnoty závislé na frekvenci a začínají na 35 mA. Při proudu 50 hertzů 100 mA. Souhlasíte, rozdíl 3-10krát sám o sobě odpovídá na otázku: co je nebezpečnější? To ale není hlavní argument při výběru současného standardu. Objednejme vše, co se bere v úvahu při výběru typu proudu:

Dodávka proudu do dlouhé vzdálenosti . Stejnosměrný proud bude téměř celý ztracen;
Převést na odlišné elektrické obvody s neomezenou mírou spotřeby. Pro stejnosměrný proud prakticky neřešitelný problém;
Udržování konstantního napětí pro střídavý proud je o dva řády levnější než pro stejnosměrný proud;
proměna elektrická energie v mechanické síle je mnohem levnější u střídavých motorů a mechanismů. Takové motory mají své nevýhody a v řadě oblastí nemohou nahradit stejnosměrné motory;
Pro masové použití má tedy stejnosměrný proud jednu výhodu – je pro člověka bezpečnější.

Proto ten rozumný kompromis, který lidstvo zvolilo. Nejen jeden proud, ale celý soubor dostupných transformací od generace, dodání spotřebiteli, distribuce a použití. Nebudeme uvádět vše, ale zvažujeme hlavní odpověď na otázku článku, „jaký je rozdíl mezi stejnosměrným a střídavým proudem“, jedním slovem - vlastnosti. Toto je pravděpodobně nejsprávnější odpověď pro domácí účely. A abychom porozuměli normám, navrhujeme zvážit hlavní charakteristiky těchto proudů.

Hlavní charakteristiky dnes používaných proudů

Pokud pro stejnosměrný proud od objevu zůstaly charakteristiky obecně nezměněny, pak se střídavými proudy je vše mnohem komplikovanější. Podívejte se na tento obrázek - model toku proudu v třífázovém systému od generace po spotřebu

Z našeho pohledu jde o velmi názorný model, na kterém je jasně vidět, jak odstranit jednu fázi, dvě nebo tři. Zároveň je vidět, jak se dostává ke spotřebiteli.

Výsledkem je generační řetězec, střídavé a stejnosměrné napětí (proudy) ve fázi spotřebitele. Čím dále od spotřebitele, tím vyšší jsou proudy a napětí. Ve skutečnosti je v naší zásuvce nejjednodušší a nejslabší jednofázový střídavý proud, 220V s pevnou frekvencí 50 Hz. Pouze zvýšení frekvence je schopno učinit proud při tomto napětí vysokofrekvenčním. Nejjednodušší příklad je ve vaší kuchyni. Mikrovlnný tisk převádí jednoduchý proud na vysokou frekvenci, což ve skutečnosti pomáhá při vaření. Mimochodem, odpovězme na otázku o mikrovlnném výkonu - to je jen to, kolik "obyčejného" proudu přemění na vysokofrekvenční proudy.

Stojí za to připomenout, že jakákoli transformace proudů není „na nic“. Chcete-li získat střídavý proud, musíte hřídel něčím otočit. Abyste z něj získali stejnosměrný proud, musíte část energie odvést jako teplo. Dokonce i přenosové proudy energie budou muset být rozptýleny ve formě tepla při dodání do bytu pomocí transformátoru. To znamená, že jakákoli změna aktuálních parametrů je doprovázena ztrátami. A samozřejmě ztráty jsou doprovázeny dodávkou proudu spotřebiteli. Tyto zdánlivě teoretické znalosti nám umožňují pochopit, odkud pocházejí naše přeplatky za energii, a odstraňuje polovinu otázek, proč je na měřiči 100 rublů a 115 na účtence.

Vraťme se k proudům. Vše jsme zmínili a dokonce víme, jak se liší stejnosměrný proud od střídavého, proto si připomeňme, jaké proudy obecně existují.

DC, zdrojem je fyzika chemických reakcí se změnou náboje, lze získat konverzí střídavého proudu. Variace je pulzní proud, který mění své parametry v širokém rozsahu, ale nemění směr pohybu.
Střídavý proud. Může být jednofázový, dvoufázový nebo třífázový. Standardní nebo vysoká frekvence. Takový jednoduchá klasifikace docela dostačující.

Závěr aneb každý proud má své vlastní zařízení

Na fotografii je generátor proudu v VE Sayano-Shushenskaya. A na této fotografii místo jeho instalace.

A tohle je jen žárovka.

Není pravda, že rozdíl v měřítku je markantní, ačkoli to první vzniklo, a to i pro dílo druhého? Pokud se zamyslíte nad tímto článkem, je zřejmé, že čím blíže je zařízení k osobě, tím častěji se v něm používá stejnosměrný proud. S výjimkou stejnosměrných motorů a průmyslových aplikací jde skutečně o standard, založený právě na tom, že jsme zjistili, který proud je nebezpečnější stejnosměrný nebo střídavý. Charakteristiky domácích proudů jsou založeny na stejném principu, protože střídavý proud 220V 50Hz je kompromisem mezi nebezpečím a ztrátami. Cenou kompromisu je ochranná automatika: od pojistky po proudový chránič. Když se vzdálíme od osoby, ocitneme se v zóně přechodná odezva, kde jsou vyšší proudy i napětí a kde se nepočítá s nebezpečím pro člověka, ale dbá se na bezpečnost - zóna průmyslového využití proudu. Nejvzdálenější od člověka, a to i v průmyslu, je přenos a výroba energie. Pouhý smrtelník zde nemá co dělat - je to zóna profesionálů a specialistů, kteří vědí, jak tuto sílu ovládat. Ale i při domácím použití elektřiny a samozřejmě při práci s elektrikářem nebude pochopení základů povahy proudů nikdy zbytečné.

Nehledě na to, že elektrický proud je nepostradatelnou součástí moderní život, mnoho uživatelů o něm nezná ani základní informace. V tomto článku, po vynechání kurzu základní fyziky, zvážíme, jak se stejnosměrný proud liší od střídavého proudu a také jaké uplatnění nachází v moderních domácích a průmyslových podmínkách.

V kontaktu s

Rozlišení současných typů

Co je aktuální, zde nebudeme zvažovat, ale okamžitě přejdeme k hlavnímu tématu článku. Střídavý proud se od stejnosměrného liší tím, že je neustále se mění směr pohybu a jeho velikost.

Tyto změny se provádějí ve stejných časových intervalech. K vytvoření takového proudu se používají speciální zdroje nebo generátory, které produkují variabilní EMF ( elektromotorická síla), který se pravidelně mění.

Základní zapojení uvedeného zařízení na výrobu střídavého proudu je poměrně jednoduché. Jedná se o obdélníkový rám vyrobený z měděné dráty, který je upevněn na ose a následně se pomocí řemenového pohonu otáčí v poli magnetu. Konce tohoto rámu jsou připájeny k měděným kontaktním kroužkům, které se posouvají přímo po kontaktních deskách a otáčejí se synchronně s rámem.

Za podmínky rovnoměrného rytmu rotace se začíná indukovat EMF, které se periodicky mění. Pomocí speciálního zařízení je možné měřit EMF, která vznikla v rámu. Díky vzhledu je reálné určit proměnnou EMF a spolu s ní i střídavý proud.

V grafické verzi jsou tyto veličiny charakteristicky znázorněny ve formě sinusovky. Koncept sinusového proudu často odkazuje na střídavý proud, protože tento vzor změny proudu je nejběžnější.

Střídavý proud je algebraická veličina a jeho hodnota v určitém časovém okamžiku se nazývá okamžitá hodnota. Samotné znaménko střídavého proudu je určeno směrem, kterým proud v daném čase protéká. Znamení je tedy pozitivní a negativní.

Současné charakteristiky

Pro srovnávací hodnocení různých střídavých proudů se používají kritéria, tzv AC parametry, mezi kterými:

doba;
amplituda;
frekvence;
kruhová frekvence.

Období - časový úsek, kdy se provede úplný cyklus změny proudu. Amplituda se nazývá maximální hodnota. Frekvence střídavého proudu se nazývala počet dokončených period za 1 sekundu.

Výše uvedené parametry umožňují rozlišení různé druhy střídavých proudů, napětí a EMF.

Při výpočtu odporu různých obvodů vůči vlivu střídavého proudu je přípustné připojit ještě jeden charakteristický parametr, tzv. úhlová nebo kruhová frekvence. Tento parametr je určen rychlostí otáčení výše uvedeného rámu pod určitým úhlem za jednu sekundu.

Důležité! Pochopte rozdíl mezi proudem a napětím. Základní rozdíl je známý: proud je množství energie a napětí se nazývá míra.

Střídavý proud dostal své jméno, protože směr pohybu elektronů se neustále mění, stejně jako náboj. Má jinou frekvenci a napětí.

To je to, co jej odlišuje od stejnosměrného proudu, kde směr pohybu elektronů je konstantní. Pokud se odpor, napětí a síla proudu nezmění a proud teče pouze jedním směrem, pak je takový proud konstantní.

Pro průchod stejnosměrného proudu v kovech bude nutné, aby zdroj konstantní napětí Ukázalo se, že je uzavřený do sebe pomocí vodiče, kterým je kov. V některých situacích se pro generování stejnosměrného proudu používá chemický zdroj energie, který se nazývá galvanický článek.

Aktuální převod

AC zdroje jsou obyčejné zásuvky. Jsou umístěny na objektech různého účelu a v obytných prostorách. Jsou k nim připojena různá elektrická zařízení, která přijímají napětí potřebné pro svůj provoz.

Použití střídavého proudu v elektrických sítích je ekonomicky odůvodněné, protože velikost jeho napětí lze převést na úroveň požadovaných hodnot. To se provádí pomocí transformátorových zařízení se zanedbatelnými ztrátami. Doprava od zdrojů energie ke koncovým spotřebitelům je levnější a jednodušší.

Přenos proudu ke spotřebitelům začíná přímo z elektrárny, kde je řada extrémně výkonných elektrické generátory. Získává se z nich elektrický proud, který je kabely posílán do trafostanic. Často jsou rozvodny umístěny v blízkosti průmyslových nebo obytných elektrických zařízení. Proud přijímaný rozvodnami se převádí na třífázové střídavé napětí.

Baterie a akumulátory obsahují stejnosměrný proud, který se vyznačuje stabilními vlastnostmi, tzn. v čase se nemění. Používá se ve všech moderních elektrotechnických výrobcích, stejně jako v automobilech.

Aktuální konverze

Zvažte samostatně proces přeměny AC na DC. Tento proces vyrábí se pomocí specializovaných usměrňovačů a zahrnuje tři kroky:

Prvním krokem je připojení čtyřdiodového můstku daného výkonu. To zase umožňuje nastavit pohyb jednosměrného typu pro nabité částice. Kromě toho snižuje horní hodnoty sinusoid, které jsou vlastní střídavému proudu.
Dále je připojen vyhlazovací filtr nebo specializovaný kondenzátor. To se provádí od diodového můstku k výstupu. Samotný filtr pomáhá korigovat prohlubně mezi špičkovými hodnotami sinusoid. A připojení kondenzátoru výrazně snižuje zvlnění a přivádí je na minimální hodnoty.
Poté se připojí zařízení pro stabilizaci napětí, aby se omezilo zvlnění.

Tento proces, pokud je to nutné, může být proveden ve dvou směrech, přeměnou stejnosměrného a střídavého proudu.

Dalším rozlišovacím znakem je šíření elektromagnetických vln ve vztahu k prostoru. Dokázal to konstantní typ proud neumožňuje šíření elektromagnetických vln v prostoru a střídavý proud může způsobit jejich šíření. Kromě toho při přepravě střídavého proudu dráty jsou indukční ztráty mnohem menší než při přenosu stejnosměrného proudu.

Zdůvodnění výběru proudu

Rozmanitost proudů a nedostatek jednotného standardu je určen nejen potřebou různé vlastnosti v každé individuální situaci. Při řešení většiny problémů je výhoda ve prospěch střídavého proudu. Takový rozdíl mezi typy proudů je způsoben následujícími aspekty:

Možnost přenosu střídavého proudu na velké vzdálenosti. Možnost konverze v rozdílných elektrických obvodech s nejednoznačnou úrovní spotřeby.
Udržování konstantního napětí pro střídavý proud je dvakrát levnější než pro stejnosměrný proud.
Proces přeměny elektrické energie přímo na mechanickou sílu se v mechanismech a střídavých motorech provádí s mnohem nižšími náklady.