5.1. ЗАЩО Е НЕОБХОДИМ ПРОМЕНЛИВИЯТ ТОК?

В първите електрически инсталации е използван само постоянен ток. Скоро обаче стана ясно, че е много по-изгодно да се използва не постоянно, а променлив ток, т.е. такъв, който периодично променя своята стойност и посока.

На първо място, по-удобно е да се генерира променлив ток в електроцентралите. Алтернаторите са по-прости и по-евтини от подобни генератори постоянен ток.

Оказа се също, че е по-изгодно да се предава електрически ток през проводници с високо напрежение. Промяната на променливотоковото напрежение е много проста - за това трябва да използвате трансформатор. При постоянен ток това е много по-трудно да се направи.

Конструирани са прости и надеждни променливотокови електрически двигатели, които се използват широко в индустрията.

Но това са всички приложения, в които AC може да се конкурира с DC. Генератори, далекопроводи и електродвигатели могат да бъдат направени както на постоянен, така и на променлив ток. Има обаче такива физически явления, които се появяват само при промяна на тока.

Тези явления се използват широко в радиотехниката, автоматиката, електрониката и др.

Може да се каже, че ако нямаше променлив ток, много от тези отрасли на електротехниката нямаше да съществуват.

В радиоапарати, телевизори, магнетофони се използват променливи токове и е фундаментално невъзможно да се заменят с постоянен ток.

Много технологични процеси в индустрията също се основават на променлив ток.

Инструкция

Първо, нека да разберем какво е електрически ток. Насоченото движение (поток) на заредени частици се нарича електрически ток. При променлив електрически ток различен брой заредени частици преминават през напречното сечение на проводника за еквивалентни интервали от време. В една константа броят на тези частици за едни и същи интервали от време винаги е еквивалентен.

Променливият ток постоянно променя своята сила, големина или посока. И тези промени винаги се случват периодично, тоест повтарят се на равни интервали. Например с помощта на променливата текущбатерията не може да се зарежда или не може да се използва за такива технически цели.

За разлика от постоянните текущ, променливата има няколко допълнителни значения: - период - времевата стойност на завършването на пълен цикъл от индикатори на променливата текущ; полупериод и честота (брой цикли за определен период от време); - амплитуда - най-високата стойност на променливата текущ;- моментална стойност - стойност текущв този момент от време.

Променливият ток е по-разпространен и широко използван. По-лесно е да го преобразувате в променлив ток с различно напрежение, да промените напрежението в електрическите мрежи в зависимост от необходимите нужди. Това може да стане с трансформатор. Трансформаторът е устройство, което преобразува променлив ток с едно напрежение в същия ток, но с различно напрежение при същата честота. текущ.

Крупозната пневмония започва остро, най-често след тежка хипотермия. Температурата се повишава рязко до 39-40 градуса, пациентът има силен студ. Веднага се появява болка при дишане и кашляне от страната на засегнатия бял дроб. Кашлицата е придружена от отделяне на гнойни вискозни храчки с ивици кръв. Състоянието на пациента е тежко. Дишането е повърхностно, бързо, с подуване на крилата на носа. Засегнатата страна на гръдния кош забележимо изостава от здравата страна при дишане.

На планетата Земя днес 98% от цялото електричество се генерира от алтернатори. Такъв ток е доста лесен за производство и предаване дълги разстояния. В този случай токът и напрежението могат многократно да се повишават и падат - трансформират. Работата се извършва от ток, а не от напрежение. Следователно, колкото по-малка е стойността му, толкова по-малки са загубите в проводниците.

Много потребители смятат, че у дома се използва само променлив ток с напрежение 220V и честота 50Hz. Това важи само за лампи с нажежаема жичка, електрически двигатели в прахосмукачки, хладилници.

Във всеки сложен домашен уред, захранван с променлив ток, има компоненти, които работят при постоянно напрежениес различни значения. На практика е невъзможно да се предскаже какви могат да бъдат тези стойности. Следователно всички консуматори в контакта имат променлив ток с еднаква честота и напрежение.

D.C

Въпреки факта, че делът на генерирането на постоянен ток е само 2%, стойността му е доста голяма. Правият ток се генерира от галванични клетки, батерии, термодвойки, слънчеви панели.

Слънчевите батерии се превръщат в много обещаваща област на енергетиката днес, когато въпросът за използването на възобновяеми енергийни източници е остро повдигнат.

Постоянният ток захранва двигателите на локомотивите в железопътния транспорт, използва се в бордовата мрежа на самолети и автомобили.

По пътищата на съвременните градове има все повече електрически и хибридни превозни средства. За презареждане на батериите им се изграждат станции, които осигуряват нуждите им от постоянен ток.

Какви трябва да бъдат гнездата

Размерите на контактите, техният вид, материалът, от който са направени, зависят преди всичко от предназначението на контактите, токовете и напреженията, за които са предназначени. Устройствата с постоянно напрежение имат поляризирани щепсели. Следователно гнездата за тях трябва да са полярни. Тогава дори неопитен потребител няма да може да обърка къде са "+" и "-".

Променливият ток във веригата е електрически поток от заредени частици, чиято посока и скорост периодично се променя във времето според определен закон.

Инструкция

Обърнете се към общата концепция за променлив ток в електрическа веригаописан в училищен учебник. Там ще видите, че променливият ток е електрически ток, чиято стойност варира според синусоидален или косинусов закон. Това означава, че големината на тока в променливотоковата мрежа варира според синусния или косинусния закон. Строго погледнато, това съответства на тока, който тече в домакинството електрическа мрежа. Въпреки това, синусоидността на тока не е общо определение за променлив ток и не обяснява напълно естеството на неговия поток.

Начертайте графика на синусоида върху лист хартия. Тази графика показва, че стойността на самата функция, изразена чрез силата на тока в този контекст, се променя от положителна стойност на отрицателна. Освен това времето, след което знакът се променя, винаги е едно и също. Това време се нарича период на колебания на тока, а реципрочната стойност на времето се нарича честота на променливия ток. Например AC честота домашна мрежае 50 Hz.

Обърнете внимание какво физически означава промяната на знака на функцията. Всъщност това означава само, че в даден момент токът започва да тече в обратна посока. Освен това, ако законът за промяна е синусоидален, тогава промяната в посоката на движение не се случва рязко, а с постепенно забавяне. Оттук и концепцията за променлив ток и неговата основна разлика от постоянен ток, който винаги тече в една и съща посока и има постоянна стойност. Както знаете, посоката на тока се определя от посоката на положително заредените частици във веригата. Така във верига с променлив ток преминават заредени частици определено времепроменят посоката на движението си в обратната.

В наше време няма такъв отрасъл на националната икономика, в който да не се използва електричество. И всеки от тях представя електрически машинии устройства определени изисквания, от които зависи не само конструкцията на тези машини, но и вида на използвания ток. Въпреки че както променливият, така и постоянният ток се използват широко в техниката и промишлеността, техните области на приложение са много ясно очертани.

За първи път хората получиха електрически ток от галванични клетки. Тези елементи създават поток от електрони в електрическата верига, движещи се през цялото време в една определена посока. Този ток се нарича "постоянен".

Първите въртящи се генератори, електродвигатели и уреди също работели с постоянен ток. И когато в края на миналия век руският електроинженер М. О. Доливо-Доброволски предложи използването на трифазен променлив ток, много учени реагираха на това с недоверие. Дори известният американски електроинженер Едисон смята променливия ток за изобретение, което не заслужава внимание. Въпреки това много скоро променливият ток започна да се използва в много области на електротехниката. Електрическите алтернатори създават поток от електрони в електрическата верига, който непрекъснато променя посоката на своето движение. Да, във вериги крушкаосветявайки стаята ви, електроните имат време за една секунда

100 пъти да променят посоката на движението си: 50 пъти се движат в една посока и 50 в обратна посока. Твърди се, че такъв ток има честота от 50 цикъла в секунда.

Тази характеристика на движението на електроните дава на променливия ток редица свойства, които са определили неговата доминираща позиция в съвременната електротехника.

Едно от най-важните свойства на променливия ток е способността му да се трансформира. Както знаем, предаване електрическа енергияна дълги разстояния е възможно само при много високи напрежения, достигащи 110, 220 и дори 500-800 хиляди V. Така високо напрежениене може да се получи директно от генераторите. В същото време за различни електрически машинии устройствата се нуждаят от електрически ток с напрежение от няколко десетки или стотици волта. Това е мястото, където неговата способност за трансформация беше полезна - тя позволи използването на трансформатори за промяна на напрежението на променливия ток във всеки диапазон.

Малко от. Свързването на намотките на генератора в трифазна система направи възможно получаването на трифазен променлив ток. Това е система от три променливи тока, които имат еднаква честота, но се различават по фаза с една трета от периода. Трифазен токима важни предимства. Първо, трифазните електропроводи са по-изгодни от еднофазните: през тях може да се предаде повече електрическа енергия при същите разходи за проводници и изолация, отколкото при еднофазен променлив ток. И второ, поради свойството на трифазния променлив ток да създава въртящо се магнитно поле, беше възможно да се изградят много прости и надеждни асинхронни електродвигатели без колектор и четки.

Тези качества на променливия ток бяха причината днес всички промишлени електроцентрали да произвеждат само трифазен променлив ток.

Повече от половината от електрическата енергия, генерирана от тези електроцентрали, се консумира от електрически двигатели. За да могат да извършват разнообразна работа, те се правят различни както по дизайн, така и по размер.

В допълнение към простите асинхронни двигатели, които се използват широко за задвижване на металорежещи машини, има двигатели с намотки и контактни пръстени на ротора. Те се развиват голямо усилиепри потегляне и затова се използват успешно на кранове. Има ли още синхронни двигателис постоянна скорост на въртене. По отношение на размерите електродвигателите са малки - като макара с конец - и огромни, като въртележка.

Използването на няколко електродвигателя за задвижване на машинни инструменти наведнъж направи възможно опростяването на механизмите на машината, улесни тяхното управление и направи възможно създаването на автоматични машинни линии.

Малкият размер на електродвигателите направи възможно използването на електрическа енергия там, където преди това се използваше само ръчен труд. Електрически бормашини, триони, самолети и други електрифицирани инструменти направиха работата на работниците много по-лесна и продуктивна.

Електрически полиращи машини, прахосмукачки, перални машинии хладилниците се притекоха на помощ на домакините.

Променливият ток е добър източник на топлина. Металът се топи и вари в мощни електродъгови пещи. Електросъпротивителните пещи се използват широко за климатизация, отопление на фурни и различни помещения.

Електрическите крушки излъчват светлина независимо колко ток протича през техните нишки. Но тъй като преносът на променлив ток е по-икономичен, а трансформаторите улесняват поддържането на необходимото напрежение, цялата осветителна мрежа на градовете и селата се обслужва от променлив ток.

Непрекъснатата промяна в посоката на движение на електроните в променлив ток, способността му да се трансформира отвори широк път за него в много области на технологията. Но течението не винаги е добро, променя посоката си през цялото време. Така че сте се качили в тролейбус, влак на метрото или вагон на „електрически влак“ на железопътната линия. Ето ви в царството на постоянния ток.

Факт е, че простите и удобни електрически двигатели с променлив ток не позволяват плавна промяна на скоростта на тяхното въртене в широк диапазон. И помнете колко пъти шофьорът трябва да промени скоростта на тролейбуса; само DC мотор може да се справи добре с такава трескава работа. Тези двигатели се захранват от тягови токоизправителни подстанции. Променливият ток, идващ към тях от електроцентралите, се преобразува в постоянен ток с помощта на живачни токоизправители и след това се подава в контактна мрежа- в проводници и релси.

Използването на постояннотокови тягови двигатели в транспортните превозни средства се оказа толкова полезно, че те могат да бъдат намерени на дизелови локомотиви и моторни кораби.

Техните основни двигатели са дизелови двигатели, които задвижват генератори, които произвеждат постоянен ток. А той от своя страна кара електродвигателите да въртят колела или витла.

Високата цена и сложността на преобразувателните подстанции обаче принудиха учените и инженерите да мислят за използването на променлив ток в транспорта. Сега има секции железнициизползвайки еднофазен променлив ток. Успешно се използва и на много дизелово-електрически кораби.

По-нататъшната електрификация на железопътните линии у нас ще се извършва основно с помощта на променлив ток с напрежение 25 хиляди V. Този ток ще се преобразува в постоянен ток директно на електрически локомотиви с помощта на токоизправители.

Добрата способност за регулиране на електродвигателите с постоянен ток направи възможно успешното им прилагане и на подемно-транспортни механизми. Конвенционалните кранове, които виждате на строителните площадки, работят с AC двигатели. Но на мощни кранове на големи металургични заводи са инсталирани двигатели с постоянен ток. В края на краищата тук е необходимо плавно да се повдигат и носят огромни черпаци с разтопен метал, да се излива във форми или да се подават нагорещени слитъци към валцовани мелници.

Тези двигатели задвижват и механизмите на гигантски крачещи багери.

DC двигателите могат да развият много високи скорости на въртене - до 25 хиляди оборота в минута. Това ви позволява да получите много мощност с много малки размери на двигателя. Поради това те са незаменими като управляващи двигатели, използвани в самолетите за завъртане на кормила, елерони и задкрилки, за повдигане и спускане на колесника и други механизми.

Постоянната посока на движение на електрони във верига с постоянен ток определи голяма и важна област на нейното приложение, в която променливият ток не може да се конкурира с него. Говорим за електролиза - процес, свързан с преминаването на ток през течни разтвори - електролити. Под въздействието на постоянен ток, преминаващ през електролита, той се разлага на отделни елементи, които се отлагат върху определени електроди - върху анода или катода. Това свойство се използва широко в цветната металургия - за получаване на алуминий, магнезий, цинк, мед, манган. AT химическа индустрияпри електролиза се получават флуор, хлор, водород и други вещества.

При галванопластиката електролизата се използва за отлагане на метал върху повърхността на различни продукти. По този начин се нанасят защитни покрития върху метални изделия (никелиране, хромиране), изработват се метални паметници, печатни форми и др.. Галванизацията се използва в медицината за лечение на някои заболявания.

Постоянната посока на електроните помага на постоянния ток да се конкурира с променливия ток при заваряване и някои видове осветление. При заваряване с постоянен ток металните частици се прехвърлят от електрода към продукта по-правилно и шевът е по-добър, отколкото при заваряване с променлив ток.

Отидете във филмовото студио. Мощни дъгови филмови проектори заливат със светлина снимачния павилион. При променлив ток дъгата гори по-малко стабилно, дава по-малко светлина и излъчва бръмчене, което пречи на звукозаписа при заснемане. Поради това филмовите прожектори се захранват с постоянен ток, което дава тиха, стабилна дъга. Мощните военни прожектори и дъговите филмови проектори също използват постоянен ток.

За да получите променлив ток, трябва непрекъснато да въртите алтернатора, а постоянният ток може да бъде осигурен от стационарни батерии или галванични клетки. Тези свойства на източника електрически токсъщо в някои случаи определят обхвата на постоянен ток.

Колата е на място. Как да запаля двигателя му? На ваше разположение е акумулаторна батерия. Натискате бутона на стартера и DC моторът, захранван от батерията, стартира двигателя. И когато двигателят работи, той върти генератора, който зарежда батерията, възстановява изразходваната енергия. Такъв обратим процес не е наличен за променлив ток.

Какво ще се случи, ако осветлението на влака се захранва с променлив ток? Влакът спря - колелата на вагоните спряха да се въртят, а с това електрическите генератори ще спрат и светлините във вагоните ще изгаснат. Но това не се случва, тъй като под автомобилите са монтирани генератори за постоянен ток, работещи паралелно с батериите. Има влакче - генераторите се въртят, дават енергия за осветление и в същото време зареждат батерията. Композицията е спряла - батерията подава ток към осветителната мрежа.

Представете си, че е станала авария в електроцентрала: всички турбо или хидрогенератори са спрели и електропроводите, свързващи я с други електроцентрали, са били изключени. В такива случаи постоянният ток, получен от големи батерии, помага. С негова помощ се привеждат в движение спомагателни механизми, включват се изключени ключове и отново се пускат в действие главните турбо или хидрогенератори. Батерийното захранване е много надеждно, така че всички вериги за управление, автоматизация и алармена защита в големите електроцентрали работят на постоянен ток.

Може ли подводница да плава без постоянен ток? На повърхността на водата, може би. В този случай витлата му се въртят от дизели. Но дизелите спират под вода - няма достатъчно въздух. Има DC мотор, захранван от батерии. Когато лодката изплува отново и дизелите се задействат, електрическият мотор се превръща в генератор и презарежда батериите.

В мините не е възможно навсякъде да се окачи контактен проводник за електрически локомотиви. Как могат да се движат? И тук отново на помощ идва батерията. В много мини акумулаторни електрически локомотиви извозват въглища от най-отдалечените мини. Електрически колички с батерии - електрически автомобили - често виждате на гарите. Срещат се и в цеховете на големи заводи и фабрики.

Обърнете внимание как операторът заснема важно събитие. В ръцете му има лека филмова камера и батерия на колана. Натиснах копчето и уредът заработи. Такива леки батерии се използват широко за преносими радиостанции, сигнални устройства, електрически измервателни уреди.

Разбира се, изброените тук примери не изчерпват всички области на приложение на електрическата енергия. Не сме казали нищо за използването му за телеграфни и телефонни комуникации, за радио и телевизия и други цели - за това ще прочетете в съответните статии на нашия сайт.