Меню

Преимущества переменного тока перед постоянным пояснение

Преимущества переменного тока. Основные понятия

Линейные электрические однофазные цепи переменного (синусоидального) тока.

Лекция 2.

Под переменным током подразумевается электрический ток, изменяющийся в течение времени по значению и направлению за равные промежутки времени.

Ведя речь о переменном токе, обычно имеют в виду синусоидальный ток, т.е. ток, изменяющийся по синусоидальному закону и проходящий в замкнутой цепи под действием синусоидальной ЭДС.

К преимуществам переменного тока следует отнести следующие:

1. Проще (с помощью трансформатора) изменять рабочее напряжение.

2. Возможность получения источников электрической энергии большой мощности.

3. Возможность повышения КПД при передаче электроэнергии на большие расстояния за счёт повышения напряжения ЛЭП.

4. Двигатели переменного тока (в частности, асинхронные двигатели, в которых отсутствуют движущиеся электрические контакты) проще и дешевле двигателей постоянного тока.

Величины, характеризующие синусоидальный ток:

1. Амплитуда – максимальное значение периодически изменяющейся величины Еm, Um, Im.

2. Наименьший интервал времени, по истечении которого мгновенные значения периодического электрического тока повторяются, называется периодом или циклом. Период обозначается буквой Т.

Рис. 2.1 Кривая синусоидального

3. Частота – число циклов в единицу времени (в секунду). Единицей частоты служит Герц, равный одному периоду в одну секунду.

4. Угловая частота (угловая скорость) – характеризуется углом поворота в единицу времени.

За время одного цикла рамка повернётся на угол 360 о =2p. Следовательно, угловую частоту можно выразить следующим образом:

Для частоты f = 50Гц, w=314 с -1 =314 рад/с

5. Мгновенное значение – это значение переменной величины в любой конкретный момент времени t1 и обозначается малыми буквами e, i, u т.е.

т.е. синусоидальная величина характеризуется амплитудой, угловой частотой и начальной фазой y.

6. Среднее значение переменного тока и напряжения и ЭДС.

За среднее значение синусоидального тока можно принять такое значение постоянного тока, при котором за полпериода (Т/2) поставляется такое же количество электричества, что и при синусоидальном токе.

Рис. 2.2 Среднее значение тока.

Среднее значение переменного тока за период равно нулю.

Средние значения электрических величин важны при рассмотрении пульсирующих токов.

7. Действующие (эффективные) значения переменного тока, напряжения и ЭДС.

Действующее значение переменного тока I равно величине такого постоянного тока, которая за время, равное одному циклу переменного тока T, выделит в том же сопротивлении R такое же количество тепла, что и переменный ток i.

Количество тепла, выделенное переменным током в проводнике в течение периода

Такое же количество тепла может быть получено и в том случае, если в проводнике будет протекать постоянный ток.

Количество тепла, выделенное постоянным током I в сопротивлении R за период Т:

Следовательно, действующее значение синусоидального тока (напряжения, ЭДС) меньше своей амплитуды в раз:

Все электроизмерительные приборы переменного тока (кроме электронных) показывают действующие значения электрических величин.

Стандартные напряжения U=127В или U=220B выражают действующие значения этих напряжений. Однако, изоляцию электротехнических и других устройств следует рассчитывать, исходя из знаний амплитудных значений этих напряжений:

Поэтому в настоящее время для сверхдальних передач стремятся применять постоянный ток высокого напряжения.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Постоянный и переменный ток: преимущества и недостатки

Программирование микроконтроллеров Курсы

Постоянный и переменный ток преимущества и недостаткиКакой электрический ток лучше: постоянный или переменный ток? Чтобы дать ответ на данный вопрос нужно оценить их преимущества и недостатки по следующим основным направлениям: выработка, передача, распределение и потребление электроэнергии. Проще говоря, нужно ответить на следующие вопросы. Какой род тока проще и дешевле получить, затем передать его на большое расстояние, после чего распределить электроэнергию между потребителями. Потребители какого рода энергии более эффективны?

Сегодня преимущественное большинство электрической энергии, добываемой или генерируемой в мире, выпадет на переменный ток. И в первую очередь это связано с тем, что переменный ток проще преобразовывать из более низкого напряжения в более высокое и наоборот, то есть он проще в трансформации.

Постоянный или переменный ток

Место производство электрической энергии большой мощности, к сожалению пока что невозможно базировать в тех местах, где хотелось бы, то есть непосредственно рядом с потребителями. Например, мощную гидроэлектростанцию можно соорудить только на полноводной реке и то не в каждом месте. А конечный потребитель может находиться на расстоянии сотни и тысячи километров от электростанции. Поэтому очень важно обеспечить такие условия, чтобы минимизировать потери мощности в проводах линии электропередачи ЛЭП. В этом случае потери электроэнергии снижаются с ростом напряжения. Давайте остановимся на этом более подробно. Предположим, имеется некая электростанция, а точнее ее генератор, выдающий мощность 1000 кВт и нам необходимо передать эту мощность потребителю, который находится на расстоянии, например на 100 км от генератора.

Для сравнения электрическую энергию будем передавать напряжением 10 кВ и 100 кВ. При заданных мощности и напряжениях определим величины токов, протекающих в проводах.

I1 = P/U1 = 1000 кВт/10 кВ = 100 А.

I2 = P/U2 = 1000 кВт/100 кВ = 10 А.

Как мы видим, при увеличении напряжения в 10 раз, ток снижается тоже в 10 раз.

Потери электроэнергии в проводах ЛЭП и не только в них определяются квадратом тока, протекающего в них и сопротивлением самого провода. Для простоты расчет примем сопротивление проводов, равным 10 Ом. Подсчитаем потери мощности для обоих случаев.

Pпот1 = I1 2 ∙R = 100 2 ∙10 = 100000 Вт = 100 кВт.

Pпот2 = I2 2 ∙R = 10 2 ∙10 = 1000 Вт = 1 кВт.

Теперь, как мы видим, с ростом напряжения в 10 раз потери электроэнергии снижаются в 100 раз! При более низком напряжении доля потерь в проводах составляет 10 % от мощности, выдаваемой генератором. А при более высоком напряжении эта доля составляет всего 0,1 %. Поэтому очень важным параметров сравнения родов тока является возможность повышать напряжение, а затем его снижать в конечных пунктах.

Можно было бы и не повышать напряжение, а для снижения потерь применять более толстые провода, но такой подход экономически не оправдан, поскольку медные провода стоят денег.

Также можно было бы и не повышать напряжение генератора, а создать такой генератор, который сразу бы выдавал высокое напряжения. Но здесь возникают сложности при изготовлении таких генераторов. Сложности связаны в основном с изоляцией высоковольтных элементов генератора. Короче говоря, изготовить трансформатор на высокое напряжение гораздо проще и дешевле, нежели генератор.

Преимущества переменного тока

Вопрос повышения и снижения переменного напряжения при нынешнем уровне технического развития решается гораздо проще, чем постоянного электрического тока.

Такие преобразования довольно просто выполняются с помощью относительно простого устройства – трансформатора. Трансформатор обладает высоким коэффициентом полезного действия, который достигает 99 %. Это значит, что не более одного процента мощности теряется при повышении или снижении напряжения. К тому же трансформатор позволяет развязать высокое напряжение с более низким, что для большинства электроустановок является очень весомым аргументом.

Применение трехфазной системы переменного тока позволяет еще больше повысить эффективность системы электроснабжения. Для передачи электричества аналогичной мощности потребуется меньше проводов, чем при однофазном переменном токе. К тому же трехфазный трансформатор меньше габаритов однофазного трансформатора равной мощности.

Электрические машины переменного тока, в частности асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют гораздо проще конструкцию, чем двигатели постоянного тока. Главным преимуществом трехфазных асинхронных двигателей является отсутствие коллекторно-щеточного узла. Благодаря чему снижаются расходы на изготовление и эксплуатацию таких электрических машин. Кроме того за счет отсутствия коллекторно-щеточного узла асинхронные двигатели имеют в разы большую мощность по сравнению с двигателями постоянного тока.

Читайте также:  Расчет мощности электроприбора по току

Недостатки постоянного тока

Из выше изложенного следуют такие недостатки.

  1. Сложность повышения и снижения напряжения, то есть преобразования электроэнергии постоянного тока. В первую очередь это вызвано сложность конструкций преобразователей. Поскольку необходимы мощные полупроводниковые ключи, рассчитанные на высокое напряжение. Отсутствие которых приводит к большому числу последовательно и параллельно соединенных полупроводниковых приборов. В результате снижается надежность всего преобразователя, увеличивается стоимость и возрастают потери мощности.
  2. Электрические машины имеют более сложную конструкцию, поэтому менее надежны и более затратные, как в производстве, так и в эксплуатации.
  3. Сложности в развязке высокого и низкого напряжений.

Недостатки переменного тока

  1. Важнейшим недостатком переменного тока является наличие реактивной мощности. Как известно, конденсатор и катушка индуктивности проявляют свои реактивные свойства только в цепях переменного тока. Проще говоря, катушка и конденсатор создают реактивное сопротивление переменному току, но не потребляю его. В результате этого из полной мощности, отдаваемой генератором переменного тока, часть мощности не затрачивается на выполнение полезной работы, а лишь бесполезно циркулирует межу генератором и нагрузкой. Такая мощность называется реактивной и является вредной. Поэтому ее стараются минимизировать.

Однако большинство нагрузок – двигатели, трансформаторы и сами провода являются индуктивными элементами. А чем больше индуктивность, тем большую долю составляет реактивная мощность от полной и с этим нужно бороться.

  1. Второй главный недостаток переменного тока заключается в том, что он протекает не по всему сечению проводника, а вытесняется ближе к его поверхности. В результате снижается площадь, по которой протекает электрический ток, что в свою очередь приводит к увеличению сопротивления проводника и к росту потерь мощности в нем.

Преимущества и недостатки переменного тока

Чем выше частота, тем сильнее вытесняется ток к поверхности проводника и в конечном счете, тем выше потери мощности.

Преимущества постоянного тока

  1. Главное преимущество электрической энергии постоянного тока – это отсутствие реактивной мощности. А это значит, что вся мощность, выработанная генератором, потребляется нагрузкой за вычетом потерь в проводах.
  2. Постоянный ток в отличие от переменного протекает по всему сечению проводника.

Указанные два пункта приводят к тому, что если передавать одну и ту же мощность при равных напряжениях постоянным и переменным токами, то потери мощности электроэнергии постоянным током были бы почти в два раза меньше, чем при переменном токе.

К тому же, если рассматривать такие бытовые электронные устройства как ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. п., то все они имеют блоки питания, преобразующие переменное напряжение 220 В (230 В) в постоянное напряжение более низкой величины. А такие преобразования связаны с частичной потерей мощности.

Автономный инвертор, асинхронный двигатель

Кроме того, как было сказано ранее, трехфазный асинхронный двигатель (АД) можно подключить напрямую к сети 380 В, что вполне оправдано в том случае, когда не требуется изменять режим работы двигателя. Но если необходимо изменять частоту вращения его вала, то нужно на обмотки статора подавать напряжение, частота и амплитуда которого должны изменяться пропорционально, согласно закону Костенка. Для этого применяют трехфазные автономные инверторы (АИ), чаще всего инверторы напряжения. Такие инверторы должны получать питание от источника постоянного напряжения.

Преимущества и недостатки постоянного тока

Также следует заметить, что последним временем начали очень широко применяться солнечные батареи, которые вырабатывают постоянный ток. К тому же, значительно возросла мощность аккумуляторных батарей и повысилась емкость суперконденсаторов, которые также относятся к источникам постоянного тока и с каждым днем находят все большее практическое применение.

Выводы: постоянный или переменный ток

Несмотря на все преимущества постоянного тока, значительная сложность, вызванная преобразованием больших мощностей, главным образом сказывается сложность повышения и понижения постоянного напряжения, сводит на нет указанные выше преимущества. Поэтому, до тех пор, пока не будут разработаны полупроводниковые ключи огромной мощности и соответствующие преобразователи на их основе, переменный ток остается вне конкуренции. К тому же сейчас уже применяются четырехквадрантные преобразователи или активные выпрямители, позволяющие скомпенсировать реактивную составляющую нагрузки, что позволяет получить коэффициент мощности, равный почти единице. Благодаря чему исключается потребление реактивной мощности.

Как вы видите, однозначного ответа на вопрос, какой ток лучше: постоянный или переменный, не существует. Следует сравнивать все преимущества и недостатки для конкретного случая.

Источник

Трехфазный ток: его описание

Трехфазный переменный ток. Очень многие слышали о существовании такого. Однако сталкиваются с этим током люди, работающие на производствах. В быту трехфазный ток не находит пока применения. Только если вы не решили установить у себя в гараже токарный или фрезерный станок, предназначенный для промышленных нужд.

Что такое ток?

Током называют упорядоченное движение заряженных частиц по проводнику. В металлическом проводнике (провода, кабели) проводят ток электроны. В воздухе и жидкости – ионы.

Источник тока или то, откуда начинают свое движение электроны, обозначают знаком «+», а то, куда они приходят, обозначают знаком «-». Это поведение электрического тока называют постоянным током. Он на протяжении всего времени, пока замкнута цепь, не меняет своего направления.

График постоянного тока

Переменный ток

Переменному току свойственно изменять свое направление течения по проводнику. Для нашей сети частота изменения направления, то есть, ток протек в одном направлении, а затем вернулся, равна 50 Гц.

Генерация переменного тока происходит следующим образом: в статор, в котором намотаны обмотки, устанавливается электромагнит, который создает магнитное поле, которое, в свою очередь, и заставляет упорядоченно двигаться заряженные частицы. При прохождении рядом с обмоткой магнитного поля сила тока возрастает, и он протекает в одну сторону.

После прохождения пика сила магнитного потока относительно обмотки спадает до нуля, а затем противоположным полюсом магнита снова возрастает сила тока. Только в этот раз он протекает в обратном направлении. Питание на электромагнит приходит в зависимости от конструкции генератора переменного тока.

график переменного тока

Трехфазный переменный ток

По-простому объяснить его можно так: это ток, который меняет свое направление одновременно по 3 проводникам. Смысл этого заключается в том, что пока одна фаза находится в пике, то есть, дает максимум тока, две другие — наполовину от максимального значения. И так получается, что ток будто бы растекается между двумя оставшимися фазами. Такое перетекание плавно, поэтому график синусоидальный.

Преимущество переменного тока перед постоянным

Теперь о преимуществе трехфазного переменного тока. Объяснить это достаточно просто. Прежде всего:

  • Машины, генерирующие переменный трехфазный ток, намного проще в устройстве и обслуживании, чем генераторы постоянного тока.
  • Также они дешевле в обслуживании и ремонте.

Машины, работающие на переменном токе, также просты в ремонте и обслуживании, у них отсутствует искрящий коллектор, как у двигателя постоянного тока. Искрящий коллектор является причиной помех радиосигнала, как аналогового, так и цифрового, поэтому некоторая электроника буквально «сходит с ума» рядом с такими агрегатами. Машины постоянного тока требуют регулярного осмотра, замены щеток, а также их сложнее ремонтировать, и, как следствие, дороже.

Переменный ток в любой момент можно выпрямить при помощи диодного моста. Но он будет пульсировать.

график переменного и постоянного тока

Для того, чтобы избавиться от пульсаций, в цепь устанавливают конденсатор и катушку. Эта конструкция называется L-C фильтром. При повышении тока конденсатор заряжается, немного снижая максимальную величину, а при его падении разряжается, сглаживая пульсации, и напряжение перестает падать до нуля. Катушка способна сгладить остаточные пульсации. Трехфазный ток выравнивается при помощи выпрямителя Миткевича или Ларионова, при этом на выходе пульсации уже мизерные.

Низкая пульсация

Выпрямитель Миткевича выглядит так:

выпрямитель Миткевича

Недостатки переменного тока

В первую очередь, довольно низкое напряжение, которое может нанести вред здоровью или даже стать причиной смерти: всего 42 В при том, что для постоянного тока считается опасным 110 В. Конечно, эта цифра для каждого своя и зависит от множества факторов.

Читайте также:  Река ток куда впадает

Также у машин переменного тока ограничена максимальная скорость вращения: 3000 об. /мин. Это предел асинхронного двигателя. Скорость вращения может быть ниже. Это зависит от количества полюсных пар.

Для повышения скорости вращения асинхронного двигателя, а также для динамического управления скоростью придется использовать частотный преобразователь. Чем выше частота, тем выше скорость вращения магнитного потока в пространстве, а значит и ротора. Такие частотные преобразователи довольно дорогие.

Также недостатком является то, что получить трехфазный ток из постоянного — очень недешевый процесс. Для преобразования чистого синусоидального напряжения используют инвенторы. Такие устройства довольно дорогие в производстве. На рынке можно встретить автоинвентор — прибор, который устанавливается в автомобиль для получения с 12 В постоянного тока 220 переменного на выходе.

синусоидальный график

Проблема в том, что там на выходе переменный ток, но не синусоидальный. Скорее, там находится раскачанный постоянный ток. Такие устройства намного дешевле, но, к примеру, двигатель от них работать не будет. Суть в том, что магнитный поток в моторе плавно перетекает при вращении, а в данном случае он будет меняться вспышками, что делает невозможным работу асинхронного двигателя, и, скорее всего, выведет его из строя.

Заключение

В заключение хотим сказать, что перечисленные недостатки переменного тока, на наш взгляд, несущественны, так как они имеют более дешевые аналогичные решения. Переменный ток более универсален, а высокие мощности проще преобразуются. Последнее происходит при помощи силовых трансформаторов. Потери, которые образуются на переходах у переменного тока, ниже, чем у постоянного. К примеру, для передачи электричества на большие расстояния напряжение повышают до огромных величин (35, 110, 220, 550 кВ) для того, чтобы уменьшить потери. С постоянным током эта история не пройдет, так как устройства в теории будут очень дорогими или же принесут огромные потери.

Итак, можно сделать вывод о том, что трехфазный ток — это самое оптимальное решение со стороны транспортирования, преобразования и эксплуатации.

Источник

Преимущества переменного тока

Преимущества переменного тока

Сегодня подавляющее большинство потребителей использует для своих нужд именно переменный ток. Прежде всего, это связано с возможностью централизованного производства такого вида электроэнергии с последующей передачей ее на значительные расстояния. Использование переменного тока позволяет с помощью такого эффективного инструмента, как трансформатор, широко варьировать напряжением на отдельных участках цепи.

Как известно, мощность (которая в данном случае является прямыми потерями), выделяемая при нагревании проводника за счет прохождения через него электрического тока, обратно пропорциональна квадрату напряжения. Таким образом, увеличив напряжение в передающей электросети, например, в десять раз, можно сократить потери в 100!

Конечно, в этом случае потребуется дополнительная электроизоляция (в виде целых гирлянд керамических или стеклянных изоляторов на опорах ЛЭП), но это позволяет существенно снизить сечение проводников, что является гораздо более эффективным с экономической точки зрения конструктивным решением. Современные линии электропередач рассчитаны на работу при напряжениях от 110 до 750 кВольт.

Несомненным преимуществом использования переменного тока является также и более простая конструкция генераторов – главных источников преобразования различных видов энергии (и прежде всего механической) в электрическую. Они, как и электродвигатели аналогичного типа, более надежны в работе, проще в обслуживании и имеют более низкую себестоимость при изготовлении.

Кроме того, очень широко используется трехфазное переменное напряжение, позволяющее не только более экономно производить транспортировку электроэнергии, но и применять очень простые и надежные асинхронные двигатели. В последних за счет смещения фаз создается постоянно вращающее магнитное поле, позволяющее по максимуму упростить конструкцию.

Еще одним достоинством переменного тока является его относительно легкая возможность преобразования, при необходимости, в постоянный. Для этого используются хорошо зарекомендовавшие себя выпрямители различных типов.

Источник



Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.

Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

  • сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
  • мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
  • частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Источники электрического тока

Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.

Читайте также:  Динамомашины или генераторы тока

Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.

Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.

Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.

Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров. Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.

В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.

Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам. В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.

Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока

Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.

Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.

Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.

Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).

Обозначения на электроприборах и схемах

Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.

Почему переменный ток используется чаще

Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями . Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Что такое частотный преобразователь, основные виды и какой принцип работы

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Что такое конденсатор, виды конденсаторов и их применение

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Как условно обозначаются элементы на электрических схемах?

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

Что такое варистор, основные технические параметры, для чего используется

Источник