Почему используют переменный ток а не постоянный

Постоянный и переменный ток

Что такое переменный ток и постоянный? Все неоднократно слышали об этих понятиях, да и в обиход они вошли настолько широко и плотно, как само собой разумеющееся.

В данной статье поговорим о природе этих физических явлений и о том, какое применение они находят в реальной жизни.

Переменный ток – что это такое?

Переменный ток – упорядоченное движение заряженных частиц или, иначе говоря, электрический ток, который с течением времени меняет свое направление и величину по определенному закону с заданной частотой.

Переменный ток широко применяется в быту и в промышленности. Производится он традиционно на различного рода электростанциях — ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, АЭС и др. И всех их объединяет одно, независимо от используемого источника энергии (энергии воды, сжигаемого топлива, ядерной энергии и т.д.) – наличие генераторов переменного тока, преобразующих механическую энергию вращения в электрическую.

Чем отличается переменный ток от постоянного?

Отличие переменного тока от постоянного заключается в том, что последний всегда неизменен по величине и направлению движения.

Однако, отделить постоянный ток и переменный друг от друга в наше время невозможно, так как чаще всего используется их сочетание, когда они преобразуются друг в друга по необходимости. Так, переменный ток сети преобразуется в блоках питания сложной электроники в постоянный. Переменный ток, вырабатываемый генератором автомобиля, «выпрямляется» диодным мостом и далее заряжает АКБ, питая бортовые устройства. Или постоянный ток, вырабатываемый, например, солнечной электростанцией, посредством инвертора преобразуется в переменный и подается в сеть.

Это явление нашло массовое применение во всем мире по одной простой причине — как наиболее экономически целесообразный способ производства и передачи электроэнергии до потребителя. Ведь, например, построить отдельную станцию для каждого потребителя невозможно и дорого. А передать электроэнергию оттуда, где ее можно произвести в силу подходящего географического расположения, близости к природным ресурсам — вполне даже реально. К тому же, само оборудование для генерации и преобразования переменного тока гораздо проще конструктивно, надежнее и, соответственно, дешевле, чем оборудование постоянного тока.

При этом трехфазная схема электрического тока, наиболее сбалансированная из возможных, позволяет создавать вращающееся магнитное поле, так необходимое для работы применяемых повсюду электрических двигателей. А почему именно 3 фазы? Две обмотки не обеспечат непрерывное равномерное взаимодействие магнитных полей, а четыре и более избыточны, так как приведут к удорожанию электрических сетей. И самое основное преимущество системы – возможность легко и просто изменять величину генерируемого напряжения с помощью повышающих и понижающих трансформаторов. А чем выше напряжение, тем дальше можно передать электроэнергию и тем меньше тепловые потери энергии при передаче. А уже ближе к потребителю напряжение снижается до необходимого нормируемого уровня при помощи понижающих трансформаторов, и подводится посредством ВЛЭП или КЛ к электроустановкам потребителя.

Постоянный ток также нашел обширное применение во всех областях деятельности человека, в первую очередь благодаря аккумуляторам, в которых посредством химической реакции возникает так называемый гальванический ток. Все без исключения современные автономные портативные устройства питаются от АКБ.

Если говорить об автономности, то безоговорочно область применения постоянного тока распространяется на бортовые системы любых автомобилей, летательных аппаратов, электропоездов. В последнее время с развитием высокопроизводительных источников питания свою нишу занял и колесный транспорт на электротяге – электромобили, скутеры, электробусы, электробайки. Плюс в том, что двигатели постоянного тока позволяют плавно развивать скорость и высокий крутящий момент во всех диапазонах оборотов.

Кроме того, постоянный ток безальтернативно используется в микроэлектронике, в средствах связи и прочей технике, то есть там, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций и даже вовсе их исключить.

Чтобы узнать больше, смотрите наше видео, в котором мы подробно рассказываем о явлении переменного и постоянного тока.

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

• Для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500 кВ). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП.
• В контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000 В.
• В сетях до 1000 В для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги и прочее.
• Для электросетей до 500 В, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов.
• В качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.

Поток электронов идет строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключите два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечет.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – то есть если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели электротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В; для строительной техники, например, экскаваторов, бульдозеров используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24 В. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7 В.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой (-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку).

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц) означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном.

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза». Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220 В.

Переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

• Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
• Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
• Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.

Поток электронов постоянно колеблется с определенной частой (в 50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию).
Поток электронов двигается как угодно, отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность.

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства –трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000 В городских сетей до 220 В домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

Что такое переменный и постоянный ток?

Если вы потратили некоторое время на изучение того, как электрические системы работают в вашей повседневной жизни, вы, вероятно, слышали, что существует две формы электричества — переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Они оба имеют решающее значение для любой электроники. Однако люди склонны путаться в своих функциях. Вот почему в этой статье мы рассмотрим, что такое переменный и постоянный ток, чтобы вы могли узнать о различиях между ними.

Что такое переменный ток?

Переменный ток означает, что электрический заряд периодически меняет свое направление. Он также известен как форма волны из-за изогнутой линии, которую он имеет в своих электрических циклах. После того, как человечество открыло, как работает электричество, возникла необходимость найти более эффективные способы управления более крупными источниками энергии. Только в 1832 году химик Майкл Фарадей написал, что это будет AC в наши дни.

Тогда он этого не знал, но он произвел революцию в том, как работает электроэнергия в зданиях, офисах и даже в лампах для выращивания растений.

Концепция использования переменного тока имеет электрический ток, который достаточно универсален, чтобы изменить направление его потока.

Во-первых, магнитное поле раскручивает проволочную петлю, которая генерирует электрический ток по проводу. Тогда провод может вращаться достаточно, чтобы иметь разные магнитные полярности, поэтому напряжение и ток на проводе меняются и его направление.

Еще один интересный факт заключается в том, что переменный ток имеет разные формы, поскольку он всегда чередуется, вам просто нужно использовать осциллограф с течением времени, чтобы заметить, что он имеет несколько форм волны, как мы упоминали ранее. Они могут варьироваться от квадрата, треугольника и синуса, наиболее распространенной формы переменного тока.

Применение переменного тока

Переменный ток невероятно популярен в транспортной отрасли, так как он имеет меньше потерь энергии, чем постоянный ток. Переменный ток очень легко транспортировать, поэтому это отличный способ питания электродвигателей или более крупных устройств, таких как тостеры, холодильники или посудомоечные машины.

Наиболее заметным источником электроэнергии для производства переменного тока являются электромеханические генераторы, в которых напряжение меняется в зависимости от полярности. Это основная причина, по которой переменный ток со временем меняется с положительного на отрицательное. Генераторы — еще один вариант для производства переменного тока с теми же результатами.

Что такое ДК?

Постоянный ток движется только в одном направлении. Ему просто нужны полупроводники или проводники и изоляторы, чтобы течь внутри цепи, и его направление никогда не будет периодически меняться. Его стабильное напряжение позволяет ему быть отличным вариантом для подачи энергии на устройства и зарядки аккумуляторов. Это легко распознать, так как большинство из них имеют знаки плюс и минус, разделенные прямой линией.

В следующий раз, когда вы будете использовать аккумулятор телефона, фонарик или даже электромобиль, вы будете знать, что они работают от постоянного тока. Все, что использует адаптер переменного тока, даже если оно работает от батареи, подключенной к стене, или любого кабеля для питания, требует постоянного тока в конце.

Приложения для ДЦ

Мощность постоянного тока лучше подходит для приложений с низким напряжением, поэтому термопары, элементы и батареи в настоящее время являются основным источником постоянного тока. Авиационные приложения и некоторые инновационные автомобильные системы полагаются на постоянный ток в качестве основного источника питания.

Тем не менее, это не единственное творческое применение, для которого люди используют постоянный ток. Портативные солнечные системы оказали значительное влияние на электроэнергетику, поскольку все солнечные панели производят энергию постоянного тока. В любом случае вам просто нужно использовать солнечный инвертор для преобразования постоянного тока в переменный всего за несколько секунд.

Теперь, когда вы знакомы с общими понятиями, мы можем приступить к подробному описанию различий каждого течения.

Разница между переменным и постоянным током

Как мы уже упоминали, переменный ток — это тип силового тока, который регулярно меняет направление внутри цепи, в то время как постоянный ток может течь только в одном направлении.

Если вы все еще запутались, мы ненадолго вернемся к основам электричества. Как вы, возможно, уже знаете, электричество существует, когда электроны перемещаются от атома к атому под действием внешней силы. Это движение и есть то, что мы называем электрическим током. Вы, наверное, помните это из простых схем, которые нам всем приходилось делать в школе, включая батарею и лампочку. Весь этот процесс электронов, протекающих от отрицательной клеммы к источнику питания, а затем возвращающихся обратно к положительной клемме, — это то, что мы теперь знаем как направление электрического тока.

К счастью, эти схемы достаточно развились, чтобы выбирать направление, в котором текут электроны, независимо от того, идут ли они вперед и назад, как это делает переменный ток, или в одном устойчивом направлении (постоянный ток).

С учетом сказанного давайте теперь упомянем некоторые ключевые моменты между переменным и постоянным током.

• Переменный ток может обеспечить больше энергии на большие расстояния, в то время как напряжение постоянного тока не может распространяться далеко, поскольку оно быстро теряет энергию.
• Постоянный ток использует устойчивый магнетизм, чтобы заставить электроны течь по проводу. AC, с другой стороны, использует вращающийся магнит.
• Переменный ток имеет частоту 50 или 60 Гц, а постоянный ток — ноль.

Какой из них безопаснее?

Изучение продуктов, которые вы используете, позволяет вам узнать, как они работают, и научит вас правилам техники безопасности, которые вы должны соблюдать. Было бы полезно, если бы вы не воспринимали электричество как должное, давайте взглянем на некоторые аспекты безопасности постоянного и переменного тока.

1. Несмотря на то, что оба тока могут быть опасны, если вы не знаете, как с ними обращаться, переменный ток часто более опасен, чем постоянный.
2. Организм человека может противостоять поражению электрическим током от воздействия постоянного тока без каких-либо негативных последствий. Это происходит потому, что люди имеют лучший импеданс к постоянному току, чем к переменному.
3. Отпустить часть постоянного тока может быть проще, чем в цепях переменного тока. Это означает, что работать с постоянным током безопаснее, так как они естественным образом уменьшают эффект, когда кто-то подвергается воздействию электричества.

Обеспечение безопасности электрических систем связано с профилактикой. Соблюдение основных советов по безопасности имеет решающее значение для предотвращения любых несчастных случаев, они могут варьироваться от предотвращения попадания воды на любое электрическое оборудование до предотвращения использования поврежденных шнуров питания или продуктов. Использование обогревателя и установка детекторов дыма в рабочей зоне — еще один важный совет, который мы можем вам дать. Вы никогда не должны сомневаться в планировании проверки электрооборудования, если заметите проблемы с выключателем, розеткой или проводкой, а также повреждение электрической панели.

Почему люди предпочитают переменный ток, а не постоянный?

Теперь, когда вы знаете почти все о переменном и постоянном токе, вы, возможно, захотите узнать, почему переменный ток иногда привлекает больше внимания к постоянному току. Основной причиной этого является количество энергии, которую они могут нести. Напряжение переменного тока теряет намного меньше энергии при передаче, чем напряжение постоянного тока. Кроме того, мощность переменного тока может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, что вам нужно.

Компании могут преобразовать переменный ток в постоянный по желанию. Другим важным ключевым моментом является то, что производство переменного тока дешевле, чем постоянного тока, а также его проще производить.

Заключить

AC и DC имеют разные направления, когда электроны текут по их цепям. Постоянный ток или постоянный ток имеет одно направление, в то время как переменный ток может идти вперед и назад. Они оба были удобны для нашей повседневной жизни, от небольших электрических устройств до крупных компаний, переменный и постоянный ток необходимы для любого строительного проекта, который хочет использовать надежный источник энергии.

uPowerTek специализируется на производстве высококачественных драйверов для светодиодов переменного тока в постоянный. Мы также регулярно делимся похожими сообщениями, вы всегда можете подписаться на нашу рассылку, чтобы не пропустить ни одного.

• 3 ноября, 2021

Переменный и постоянный ток – в чем отличие?

Электроток – упорядоченное движение позитивно заряженных частичек, в качестве которых, в зависимости от среды, могут выступать электроны, ионы, катионы и анионы, обладающие определенным статичным зарядом.

Постоянный ток всегда «протекает» в одностороннем направлении: в стальных проводах от «плюса» к «минусу». Что касается переменного тока, то судя из названия, понятно, что он подвергается изменениям. Каким образом происходят изменения?

В домашних розетках «находится» ток, подвергающийся синусоидальным колебаниям при значении частоты 50 Гц. Если обратить внимание на электрическую цепь обычной лампы накаливания, то здесь получаем:

• электроны в поле постоянного тока всегда передвигаются от «-» к «+»;
• в случае переменного, движение определяется частотой генератора – то есть, при частоте тока 50 Гц курс потока электронов изменится 100 раз за 1 секунду. То есть, по сути, в розетке плюс и минус поменяются местами 100 раз. Поэтому, независимо от того, какой стороной вставляется вилка в розетку, техника или бытовой прибор будет нормально работать.

Физический смысл переменного тока выражается по синусоидальному закону: от «0» до максимального положительного значения, далее до «0» и отрицательного максимума амплитуды. При переменном токе также изменяется его заряд и полярность в диапазоне 100-0-100%. Кроме этого ток переменный легче преобразить.

Источники тока

Первым человечество узнало об электросетях постоянного тока, но из-за конструктивной сложности генератора, с ними возникали постоянные проблемы и частые поломки. Конструкция же генератора переменного тока намного проще, что сказывается на удобстве в эксплуатации.

Для того чтобы добиться одинаковых параметров мощности, нужно повышенное напряжение и малый ток или наоборот. Чем больше сила тока, тем потребуется большее сечение провода – а это затратно. К примеру, по проводам малого сечения можно передавать до 1,5 млн Вольт электроэнергии при величине силы тока в 100А и минимальных потерях. Далее, подстанция «заберет» до 500 тысяч Вольт при силе тока 10А и «отдаст» в сеть 10 тысяч Вольт при 500А. Потом, районные электрические трансформаторные станции преобразуют напряжение на 220В или 380В для потребительских целей при величине силы тока 10 тысяч Ампер.

Похожий принцип действия, но в противоположную сторону имеет стационарный компьютер. ПК сначала преобразует переменный в постоянный ток, а далее посредством БП (блок питания) снижает параметр напряжения до требуемой для правильной работы всех узлов ПК величины.

Для справки. А знаете ли Вы, что в конце 19 столетия, процесс электроснабжения населенных пунктов мог пойти по другому пути. Изобретатель Томас Эдисон продвигал в массу значимость постоянного тока. И если бы не эксперименты выдающего ученого Никола Тесла, обосновавшего эффективность переменного тока, то все в мире могло пойти по абсолютно другому пути. Сербский ученый Тесла первым разработал многофазный генератор, выдающий переменный ток, что позволило доказать превосходство переменного тока над источниками постоянного электричества.

Устройства постоянного напряжения:

• различные виды батареек;
• аккумуляторы разных типов;
• генераторы;
• преобразователи и выпрямители;
• приборы для аварийного освещения.

К переменным относятся:

• генераторы;
• повышающие и понижающие трансформаторы;
• стационарные электро розетки.

Огромный выбор оборудования и комплектующих для монтажа электрических сетей переменного и постоянного типа представлен в интернет-магазине «Пауэрлюкс». Наши специалисты подберут электротехническую продукцию под ваши конкретные задачи уже сейчас. Звоните!

• Бесплатная доставка по Украине от 3000 грн.

при условии 100% оплаты