Что такое переменный ток

Основные отличия постоянного и переменного тока

Электричество, исходя из способа протекания, классифицируют на два вида: постоянный и переменный ток. В английском языке для постоянного электротока принято обозначение DC (Direct Current), а для переменного — AC (Alternating Current). Как видно из английских названий, постоянный ток течет лишь в одном направлении и не изменяется линейно, переменный — в переменных направлениях.

Чем отличаются электротоки

Вероятно, самый знакомый постоянный электроток — это батарея сухих элементов, а самый знакомый переменный электроток – это розетка в доме, которой каждый из нас пользуется ежедневно.

Что такое — постоянный электроток? Если объяснять простыми словами для так называемых «чайников», то это вид электричества, которое всегда течет в определенном направлении, как при течении реки. Таким является поток электроэнергии от аккумуляторов и солнечных батарей.

С другой стороны, переменный электроток — это вид электричества, при котором положительные и отрицательные заряды всегда циклически переключаются, направление потока электроэнергии также постоянно меняется соответствующим образом. Переменный электрический ток вырабатывается генераторами. Электроэнергия, получаемая на электростанциях, также подается потребителям в виде переменного электротока.

В источнике постоянного тока всегда поддерживается постоянное электронапряжение. Чем дольше используются сухие элементы и аккумуляторные батареи, тем больше они разряжаются и их запас напряжения уменьшается, но направление напряжения остается неизменным.

Источник переменного тока обеспечивает электронапряжение, меняющееся от положительного до отрицательного в определенном цикле.

Чем отличается переменный ток от постоянного, демонстрируют графики, представленные на рисунке ниже.

Постоянный или переменный ток никак не превосходят друг друга, у каждого вида свои положительные и отрицательные стороны. В зависимости от цели использования электроэнергии и оборудования выбирается источник тока, наиболее соответствующий требованиям. И постоянный, и переменный электроток имеет свою сферу применения.

Плюсы и минусы постоянного электротока

При постоянном все электричество проходит через нагрузку, поскольку ток всегда течет в одном направлении. Таким образом, реактивная мощность не генерируется, энергия используется эффективно. Еще преимущество постоянного тока в том, что его можно накапливать, используя батареи, аккумуляторы и конденсаторы.

При переменном электротоке, если в цепь включен конденсатор или катушка, будет наблюдаться задержка или опережение тока, протекающего через нагрузку, по отношению к поведению напряжения. Проще говоря, в этих компонентах при прохождении переменного тока возникает реактивное сопротивление. В результате на выполнение полезной работы тратится не вся мощность оборудования, некоторая ее часть, которая называется реактивной, бесполезно перемещается между нагрузкой и генератором.

Реактивную мощность стараются сделать минимальной. Ее наличие часто используют, как основной аргумент, когда пытаются объяснить, какими преимуществами обладает переменный ток по сравнению с постоянным.

Нельзя не отметить, что постоянный электроток имеет определенные недостатки. Одним из них является сложность прерывания. Поскольку постоянный электроток — это всегда постоянное электронапряжение, то в момент прерывания могут возникнуть проблемы, такие как дуга (искрение) и риск поражения электрическим током в окружающем пространстве.

В случае переменного электротока электронапряжение кратковременно уменьшается до нуля при его переключении с положительного на отрицательное или с отрицательного на положительное значение. Если электронапряжение направлено на низкий уровень, электроток может быть прерван более безопасно, чем при постоянном электронапряжении.

Как постоянное, так и переменное напряжение часто бывает необходимо повысить или понизить. Преобразование переменного осуществляется легко и непринужденно с помощью трансформаторов. Чтобы это сделать с постоянным, нужно его сначала преобразовать в переменное, а затем назад в постоянное, но уже с другими параметрами. В результате оборудование для преобразования постоянного напряжения является более крупным и дорогостоящим, чем для переменного.

Еще одним недостатком постоянного электротока является то, что подземные трубы, используемые для передачи электроэнергии, подвержены сильной коррозии. Поскольку электричество всегда течет в одном направлении с постоянным электротоком, электростатическая индукция и электролитическая коррозия вызывают повреждение передающего оборудования.

Следовательно, можно выделить такие преимущества постоянного электротока:

• Отсутствие опережения или задержки в электроцепи.
• Реактивная мощность не генерируется.
• Возможность накапливания электроэнергии.

Определившись с преимуществами, среди недостатков следует отметить:

• Сложность прерывания электротока.
• Сложность преобразования напряжения.
• Сильное действие электролитической коррозии.

В обычных домашних хозяйствах используется переменный электроток, а в электронном оборудовании, например, компьютерах, телевизорах — постоянный электроток. Необходимый для работы подобного оборудования переменный электроток из розетки в квартире преобразуется в постоянный с помощью конденсатора или аналогичного устройства. Однако в центрах обработки данных продвигаются источники питания постоянного электротока, чтобы снизить потери при преобразовании переменного электротока в постоянный.

Плюсы и минусы переменного тока

И переменный, и постоянный ток большой мощности невозможно получать непосредственно возле потребителей. Последние могут располагаться от устройства, вырабатывающего электроток, на расстоянии многих сотен и даже тысяч километров. Передачу электроэнергии на дальние расстояния эффективнее осуществлять при очень высоком электронапряжении. Передача с использованием низкого электронапряжения приводит к довольно внушительным потерям мощности. Это связано с тем, что при протекании электричества по проводам выделяется тепло, а тепло — это энергия, которая уходит наружу, поэтому это потеря мощности.

Например, если требуется 3000 Вт (ватт) электроэнергии, то при напряжении 100 В ток должен составлять 30 А (ампер), а при напряжении 1000 В только 3 А. Другими словами, если электронапряжение увеличивается в 10 раз, величина электротока уменьшается в 10 раз. Потери мощности можно узнать, используя простейшую формулу:

Как видим, потери мощности при уменьшении электронапряжения в десять раз снижаются в сто раз. Это главная причина, почему передачу электроэнергии на большие расстояния осуществляют высоковольтными линиями. Конечно, таким электронапряжением нельзя пользоваться в домах и офисах. Поэтому его понижают, используя трансформаторы. В отличие от постоянного, переменный электроток преобразовывается намного проще, поэтому он лучше подходит для электроснабжения инфраструктуры.

Еще одно различие между переменным током и постоянным связано с тем, что подачу питания при использовании переменного электронапряжения намного легче прервать. Разница заключается еще и в том, что при пользовании переменным напряжением не имеет значения полярность. Например, при подключении к розетке никто не задумывается, где плюс или минус у электрочайника или холодильника.

С другой стороны, переменный электроток требует более высокого электронапряжения, чем целевое электронапряжение для используемого электрооборудования, поскольку значение напряжения постоянно меняется, и бывают моменты, когда напряжение падает до нуля. Форма волны переменного напряжения синусоидальная, а максимальное напряжение в √2 раз больше текущего значения. Характеристики изоляции и технические характеристики оборудования должны быть выше эффективного значения.

Другой отличающейся особенностью переменного электротока является то, что на него сильно влияют катушки и конденсаторы. Они генерируют напряжение, которое заставляет ток течь в противоположном направлении, что вызывает опережение или задержку электротока в цепи.

Следовательно, преимуществом переменного электротока является:

• Возможность более выгодной транспортировки.
• Более простой процесс преобразования.
• Легкость отключения от сети питания.
• Нет необходимости беспокоиться о плюсах и минусах.

Основной минус переменного электротока — наличие реактивной мощности. Еще одним недостатком считается то, что при прохождении электротока задействуется не все сечение проводника, происходит вытеснение заряда к поверхности. Из-за этого уменьшается площадь протекания электротока, что способствует увеличению сопротивления самого проводника, а также возникновению потерь мощности в нем.

Система электроснабжения становится еще более эффективной при использовании трехфазного переменного электротока. График такого электротока представляет собой три волны, смещенные относительно друг друга на 120 градусов.

Для передачи трехфазного электричества требуется меньшее количество проводов, чем для передачи однофазного аналогичной мощности. Трехфазные трансформаторы отличаются меньшими габаритами, чем однофазные. Конструкция трехфазных асинхронных электродвигателей не предусматривает коллекторно-щеточного узла. Данное обстоятельство существенно снижает расходы, связанные и изготовлением и эксплуатацией моторов. Благодаря отсутствию коллекторно-щеточного узла электродвигатели развивают мощность в разы превышающую мощность моторов постоянного электротока.

Переменный и постоянный ток – в чем разница, характеристики, плюсы и минусы, применение

Сборка даже элементарной электрической схемы не обходится без знания азов электротехники. В первую очередь это тот факт, что в быту есть 2 вида электротока – постоянный и переменный. Разберем, что такое переменный и постоянный ток, в чем разница между ними, какими характеристиками, плюсами и минусами они обладают, а также каковы их источники и где применяются.

Электрический ток – что это такое, виды, характеристики

Направленное движение частиц с зарядом под действием электромагнитного поля называется электрическим током. В металлических и газовых проводниках носителями электрозаряда выступают электроны, а в жидких средах – положительно и отрицательно заряженные ионы. Электродвижущая сила используется повсеместно и разнообразно – от электродвигателя и радиатора отопления до электромагнитных колебаний и микросхем.

Главной движущей силой электричества служит разность потенциалов – величин разноименных зарядов между полюсами. Чем больше его значение, тем сильнее ток. Именуется оно напряжением, отображается в вольтах.

Напряжение неразрывно связано с другими характеристиками электричества – силой тока и сопротивлением. Величины связаны между собой незыблемой закономерностью – формулой Ома.

С точки зрения характера распространения заряженных частиц и стабильности полярности электрический ток делится на 2 вида:

• Постоянный.

Разность потенциалов между контактами создает на одном краю плюсовую полярность, на другом – минусовую. Положение остается стабильным все время – пока сохраняется такая последовательность подключения. При этом направление потока заряженных частиц не меняется.

На схемах и чертежах постоянный ток имеет обозначение в виде прямой черты или DC, а переменный волнистой линией или AC. Применение данной разновидности электротока оправдано, когда требуется передать энергию на минимальное расстояние и мощность не является первоочередным критерием.

• Переменный.

В отличие от постоянного электротока переменный характеризуется сменой полярности с определенной частотой. Например, в привычной бытовой сети такие изменения происходят 50 раз в секунду. В электротехнической терминологии это выражается, как частота 50 Гц.

Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах любой сложности

Передача переменного тока не ограничивается расстоянием, мощностью и большими потерями. Это позволяет использовать его в линиях электропередач. Кроме того, 3-х-фазная сеть удобна для подключения электромоторов.

При сравнении рассматриваемых 2-х видов электротока по главным свойствам проявляются следующие особенности:

1. Направление заряженных частиц у переменного тока изменяется в определенный временной отрезок.
2. Контакты постоянного тока имеют разную полярность – «+» и «-», выводы переменного – это ноль и фаза.
3. Сетевое электричество вырабатывается генераторной установкой, постоянный ток поступает из АКБ, элемента питания или трансформатора.
4. Оба вида тока можно получить путем преобразования одного в другой.

Источники тока

Разница между постоянным и переменным током проявляется также в источниках – как правило, они могут производить только один какой-нибудь вид. Чаще всего на практике применяются такие разновидности:

• Механические. Это наиболее распространенный способ по выработке переменного тока как в промышленных масштабах, так и бытовых условиях. Применяются генераторные установки, приводимые в действие различной механической силой – падающей водой (ГЭС), струей пара (ТЭС), или работой ДВС для автономных электрогенераторах.
• Термические. В основе лежит разница нагрева между охлаждаемой и нагреваемой поверхностями специальных термопар. При этом чем выше перепад, тем больше значение силы электротока. Такой принцип производства электричества используется на геотермальных электроустановках.
• Световые. В устройствах с помощью специальных полупроводниковых панелей световая энергия преобразуется в электрическую. Механизм выработки тока лежит в основе создания солнечных батарей.

• Химические. Электричество вырабатывается в ходе химического взаимодействия гальванических элементов с электролитом. Именно такие приборы были своего рода пионерами первых искусственных источников света. Сегодня по подобному принципу работают различные батарейки, аккумуляторы, бесперебойники.

Гальванические элементы электропитания характеризуется мобильностью и автономностью. Именно поэтому они нашли широкое применение – в транспортных средствах, цифровой технике, медицине и проч. Однако они значительно ограничены по времени действия и мощности. Их постоянно требуется подзаряжать.

Электрическая мощность: что это такое и как ее рассчитать

Плюсы и минусы

В самом упрощенном представлении (для чайников) разница между постоянным и переменным током состоит в возможности получения, накопления и пользования первого из второго. Таким способом идет подзарядка всех современных бытовых приборов – мобильника, ноутбука, бесперебойника котла и т. д.

Постоянный электроток обладает таким рядом преимуществ:

• Отсутствие реактивной мощности в цепи, более продуктивный расход энергии.
• Эффективная аккумуляция электроэнергии – с помощью АКБ и конденсаторов.
• Нет задержки или опережения в электроцепи.

Помимо плюсов имеются также некоторые недостатки:

1. Возникновение искрения или замыкании при прерывании цепи – ввиду наличия постоянного напряжения. Это исключено в цепи переменного тока, так как отключение возможно в момент падения характеристики до нуля во время колебаний при смене полярности.
2. Сложность повышения и понижения потенциала. Для подобного преобразования ток сначала требуется перевести в переменный, затем с заданными параметрами обратно в постоянный. Для этого потребуется дорогое оборудование.
3. Усиление электрохимической коррозии при сопутствующих условиях, например, для элементов подземной коммуникации.

Зачастую бытовые приборы работают на постоянном электричестве. Подключаются они при этом от бытовой переменной сети, но в своей конструкции имеют специальный преобразователь для получения тока заданных характеристик.

В чем измеряется сила тока – что такое сила тока, в чем измеряется, от чего зависит, формула, правила и способы измерения

Применение переменного электротока имеет такой ряд положительных особенностей:

• Возможность транспортировки электроэнергии на большие дистанции с минимальной потерей.
• Доступность преобразования параметров электротока в любом требуемом значении.
• Простота подключения электрооборудования – ввиду отсутствия полярности. Вилку в розетку можно воткнуть любой стороной, чего нельзя сделать в сети постоянного тока.
• Безопасное прерывание электропитания.

Недостатки переменной электросети проявляются в следующем:

1. Возникновение реактивной мощности, из-за чего возрастает расход энергии.
2. Поверхностное вытеснение заряда в проводнике, что снижает полезную площадь сечения, увеличивает сопротивление и приводит к потерям мощности.
3. Необходимость повышения напряжения на линиях электропередач, длиной свыше 500 км.

Видео описание

Видео-урок о том, чем отличается постоянный ток от переменного:

Применение

Электрический ток называется постоянным, прежде всего, ввиду стабильности полярности, отсутствия перепадов и импульсов. Это свойство позволяет использовать его в различных микросхемах для обеспечения работы электроники и точной техники.

Помимо этого, электричество с таким набором характеристик нашло широкое применения в других областях:

• Электромоторы транспортных средств, подъемников.
• Портативные АКБ бытовых устройств.
• Электролитические промышленные установки.
• Электродуговая и газовая сварка.
• Бортовые электросети.
• Медицинские технологии по внедрению лекарственных препаратов.
• Научно-исследовательские направления.

Переменный электроток находит применение преимущественно в бытовых и промышленных сетях – для подвода электроэнергии к домам, цехам, торговым центрам, больницам и проч. Мощные производственные установки, двигателя, как правило, питаются такой разновидностью электричества.

Видео описание

Видео о том, какой ток лучше – постоянный или переменный:

Какой ток в розетке в доме – виды тока, величина тока и напряжения, способы измерения

Коротко о главном

Электроток представляет собой направленное движение электронов и ионов. Движущей силой им служит разность потенциалов. Применяется электричество практически везде – от моторов до микросхем.

Разделяется электрический ток на переменный и постоянный. Различаются они прежде всего тем, что полярность последнего неизменна, а первого – меняется с определенной частотой. На схемах значок постоянного тока выглядит как прямая линия или буквами DC, переменного – волнистая черта или AC.

Источники электротока классифицируются на такие виды:

• Механические. Генераторы ГЭС, ТЭС, автономные.
• Термические. На основе термопар.
• Световые. Солнечные батареи.
• Химические. АКБ, гальванические элементы.

Плюсы постоянного электротока – отсутствие реактивной мощности, аккумуляция, отсутствие опережения, минусы – сложность размыкания, трудность преобразования, усиление коррозии. Достоинства переменного электротока – передача на расстояние, легкость преобразования, подключения и отключения, недостатки – реактивная мощность, вытеснение заряда, необходимость повышения мощности при большой длине ЛЭП.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Какие существуют виды источников электрического тока?

Преобразователи напряжения с 12 на 220 вольт

Подбор стабилизатора напряжения для жилого помещения: как выбрать подходящее устройство для дома и квартиры

Перевод ампер (А) в ватты (Вт) и ватт (Вт) в амперы (А): подробное руководство