Что такое постоянный ток: Постоянный и переменный ток | Полезные статьи

Переменный и постоянный ток – в чем отличие?

• Главная /
• Блог /
• ПЕРЕМЕННЫЙ И ПОСТОЯННЫЙ ТОК – В ЧЕМ ОТЛИЧИЕ? 

05

August

Переменный ток — это ток, который периодически меняет значение и направление во времени. В этой форме электрическая энергия передается по линиям электропередач и поставляется промышленным и бытовым потребителям. Обычное электричество, поступающее от розетки для питания бытовой нагрузки, является переменным током (AC). 

Постоянный ток — это тип электрического тока, который протекает всегда в одном направлении и имеет неизменное значение. Он относится к потоку электроэнергии, полученной от аккумуляторов, солнечных панелей и т.

д. Ток, протекающий в фонарике или другом приборе, работающем от батареек, постоянен (DC).

Содержание статьи:

1. Основные характеристики цепей постоянного и переменного тока
2. Вычисление постоянного и переменного тока
3. Постоянный и переменный ток: преимущества и недостатки
4. Преобразование тока из постоянного в переменный

Основные характеристики цепей постоянного и переменного тока

Как возникает электрическая энергия (сокр. э/э) и что это такое? Как известно из курса школьной физики, все вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Вокруг ядра атома вращаются электроны, избыток которых образует отрицательный «-» электрический заряд, а недостаток — положительный «+» заряд. Нейтральный атом, отдавая или приобретая электроны, становится заряженным и называется ионом. 

Электрический ток — это направленное (упорядоченное) движение электронов или ионов.

Обозначается I и измеряется в амперах (А). Для возможности вычисления рассмотрим, чем отличается постоянный ток от переменного и ознакомимся с характеристиками их электрических цепей:

1. Напряжение, ЭДС. Для возникновения электричества в проводе, необходимо, чтобы на концах проводника были разные электрические потенциалы. Эту разность потенциалов характеризует напряжение, обозначаемое U и измеряемое в вольтах. Напряжение является основной характеристикой электрического поля. Чтобы получить непрерывный постоянный ток, нужен источник электродвижущей силы (ЭДС). В гальванических элементах или аккумуляторах ЭДС создается в результате химических реакций.
2. Другим важным параметром является сопротивление (R, Х, Ом), характеризующее свойство проводника препятствовать протеканию электроэнергии. Сопротивление зависит от материала проводника, его температуры, сечения и длины. 
3. Мощность. Превращение электричества, например, в тепловую энергию, называется работой тока. Эту работоспособность оценивают мощностью, которая есть не что иное, как расход энергии за 1 сек.

• В сети DC, имеющей только активные сопротивления, мощность является активной и вычисляется по формуле: Р = UI, ватт. Р характеризует бесполезные потери энергии, например, на нагрев проводника. 
• В сети AC на участках с индуктивными элементами возникает реактивная мощность Q. Она не расходуется необратимо, а лишь временно накапливается в магнитном поле и совершает колебания между источником питания и реактивной частью цепи. Определяется по формуле: Q=IUL вольт-ампер реактивных (вар). 
• Полная мощность для последовательной цепи AC вычисляется по выражению: S=UI, В*А.
• Переход электроэнергии в любой другой вид энергии, например в световую, механическую, тепловую, сопровождается лишь активной составляющей, реактивная считается бесполезной, а в некоторых ситуациях даже вредной.   

В чем еще отличие переменного тока от постоянного, кроме вышеперечисленного? В синусоидальной (переменной) цепи электроны сначала движутся вдоль провода в одну сторону, затем на момент останавливаются и движутся в обратном направлении. Такие колебания повторяются с определенной частотой. В энергосистеме Украины стандарт составляет 50 циклов в секунду, то есть I переменный имеет частоту 50 Герц. 

Вычисление постоянного и переменного тока

Постоянный ток (direct current, DC) в амперах можно вычислить по закону Ома для участка цепи: 

I=U/R.

Цепи переменного тока (alternating current, AC) имеют не только активные, но и индуктивные компоненты, тогда закон Ома обобщается, и расчетная формула содержит комплексные значения: 

I=U/Z, 

где Z — полное сопротивление, равное Z=√R2+X2.

Существует два вида alternating current: 1-фазный и 3-фазный. Трехфазный AC применяется для транспортировки э/э высокого напряжения. Когда он направляется в бытовую розетку, он превращается в одну фазу вместе с преобразованием напряжения.

Постоянный и переменный ток: преимущества и недостатки 

 DC имеет ряд достоинств и недостатков.

Преимущества:

• отсутствует опережение или задержка current, протекающего к нагрузке, при включении в цепь, например, конденсатора;
• не вырабатывается реактивная мощность — вся э/э поступает к нагрузке без потерь;  
• обеспечивается возможность хранить электричество, например, в аккумуляторах.

Недостатки:

• значительные потери мощности при транспортировке э/э, особенно на большие расстояния;  
• постоянное напряжение сложнее преобразовывать — для передачи э/э необходимо сначала преобразовать ее в переменную форму, а потом снова в постоянную. По этой причине оборудование для преобразования DC напряжения дороже, чем оборудование для AC; 
• DC трудно прервать — к постоянному I всегда прикладывается постоянное U. При высоком напряжении в момент отключения может возникнуть дуга, при этом существует риск поражения электричеством;
• сильная коррозия проводов и изоляторов из-за электростатической индукции и электрической коррозии.

 

AC также имеет как преимущества, так и недостатки.

Преимущества:

• меньшие потери мощности при транспортировке на высоком напряжении, особенно при передаче э/э на большие расстояния, например, от электростанции в город;
• легко преобразовывать с помощью трансформаторов, что делает его более подходящим для электроснабжения бытовой и коммерческой инфраструктуры;
• легко выключается во время подачи э/э — напряжение мгновенно падает до нуля;
• можно использовать без учета разноименности полюсов (плюса и минуса) в бытовой электросети (розетке), что упрощает подключение и эксплуатацию устройств.

Недостатки:

• для транспортировки требуется более высокое напряжение, чем эксплуатационное;
• наличие потерь в виде реактивной мощности в результате воздействия катушек и конденсаторов — в итоге не вся э/э проходит через нагрузку, а некоторая мощность вырабатывается, просто путешествуя туда и обратно между нагрузкой и генератором;
• изоляцию и оборудование необходимо выбирать с учетом динамического и термического воздействия апериодической составляющей alternating current — его максимальное значение в √2 раза превышает рабочее;
• в AC направление тока постоянно меняется, поэтому когда в цепь включают конденсатор или катушку индуктивности, происходит задержка или опережение тока, протекающего к нагрузке, в зависимости от поведения напряжения.

Преобразование тока из постоянного в переменный

Рассмотрим преобразование DC в AC на примере работы солнечной электростанции. Солнечные панели генерируют постоянный электрический ток (DC) благодаря фотоэлектрической технологии. Для возможности потребления выработанной электроэнергии нагрузкой или подачи в энергосистему, необходимо преобразовать ее к параметрам промышленной, бытовой или общей электросети. Для преобразования DC на выходе солнечной панели или от аккумуляторной батареи в AC, на СЭС применяются инверторы. 

Современные инверторы способны организовать полноценный цикл работы солнечной электростанции, объединяя управление фотоэлектрическими модулями, аккумулятором, общей сетью и нагрузкой через себя. В итоге пользователь может рационально использовать солнечную энергию, программируя режимы потребления, аккумулирования и передачи перепроизводства э/э в общую сеть. 

Если у вас появились вопросы по производству, преобразованию и применению солнечной энергии, обращайтесь к специалистам Solar Garden.  

Последние новости

Постоянный ток: будущее энергоснабжения

KAZAKHSTAN

Поиск по сайту

LOGIN

Поиск по сайту :

1. Lapp Kazakhstan —
2. Новости
3. Тематические статьи
4. Постоянный ток: будущее энергоснабжения

Энергетическая революция в Германии: использование постоянного тока позволит сэкономить энергию.

Энергетическая революция: многие связывают этот термин с переходом на возобновляемые источники энергии, такие как энергия солнца и ветра. Тем не менее, залог успешного перехода к рациональному энергоснабжению заключается не в выработке электроэнергии, а в сокращении ее потребления. Прежде всего, это касается промышленности.

В Германии 48% чистой мощности потребляется промышленным сектором – около 250 тераватт-час в год

. Почти 70% из этого потребляется устройствами с электроприводом. Следовательно, они являются наиболее значительным средством для оптимизации. Таким образом, 10% мощности (около 17 ТВтч в год) могут быть тут же сэкономлены энергосберегающими двигателями.

Так как многие двигатели работают на высоких скоростях, есть возможность проводить последующую оптимизацию путем электронного регулирования скорости. Экономический потенциал составляет около 30 процентов, или 50 ТВт-ч. Но частотные преобразователи для регулирования скорости также потребляют энергию, так как они работают с постоянным током, который генерируется путем преобразования переменного тока. Это приводит к потерям вследствие конверсии и эффекту обратного действия из-за гармонических колебаний, которые делают сеть неустойчивой.

Сеть c постоянным током для устройств с электроприводом

Альтернатива: двигатели могут быть подключены к сети с постоянным током (DC), вместо использования преобразователя переменного тока.

Идеально для этой цели подошла бы сеть с постоянным напряжением в 380 вольт, так как напряжение промежуточной цепи постоянного тока обычно составляет от 350 до 400 вольт. Отдельные операции с постоянным или переменным током могут быть также легко реализованы.

Преимущества очевидны:

• снижение потерь при преобразовании переменного тока в постоянный ток с помощью центрального преобразователя;
• устойчивость сети вследствие уменьшения гармонических колебаний;
• экономия в отношении компонентов и снижение требований к пространству;
• простое включение возобновляемых и децентрализованных источников энергии, таких как фотоэлектрические установки;
• восстановление энергии, с помощью применения «энергии торможения» и аккумуляторов для хранения.

Учитывая все это, технология постоянного тока позволяет значительно сэкономить средства, что делает переход на нее более привлекательным.

Исследовательские проекты — двигатель прогресса

Гвидо Эге

Подобные сценарии являются предметом исследовательского проекта «DC Industrie», который продвигается в 6-й программе исследования энергетики Федерального министерства экономики и энергетики Германии; общий бюджет составляет около десяти миллионов евро.

К участию были привлечены 15 партнеров из разных отраслей, такие как Siemens, Bosch Rexroth и Daimler, а также исследовательские организации, такие как Fraunhofer IPA, и еще одиннадцать партнеров из электротехнической отрасли, включая LAPP.

Цель проекта — «создание интеллектуальной открытой сети постоянного напряжения (DC) для высокоэффективных системных решений с электроприводами в промышленной отрасли».

Испытания будут проводиться при помощи системы управления сетью с привлечением различных производителей и потребителей, после чего и будет дан ответ на вопрос о том, можно ли достичь запланированных целей экономии энергии в двузначном процентном диапазоне.

Компания LAPP предоставляет кабели, которые подходят для применения в сетях с постоянным током. «Участвуя в данном проекте, мы хотим добиться наилучшего понимания требований, предъявляемых к кабелям и линиям для постоянного тока», — объясняет Гвидо Эге, руководитель отдела управления продуктами и их разработки в компании LAPP.

Необходимость стандартизации

Тема постоянного тока для низкого напряжения также обсуждается органами стандартизации. В дополнение к этому, Ассоциация Электрических Технологий разработала план стандартизации, содержащий многочисленные рекомендации к действиям:

• стандарты продукции с устройствами защиты от утечки токов и короткого замыкания;
• применение гармонизированных стандартов электромагнитной совместимости для оборудования с постоянным напряжением;
• отдельная установка силовых цепей переменного и постоянного тока;
• цветовой код для кабелей постоянного тока;
• спецификация уровней напряжения;
• инструкции по установке.

Например, до сих пор не было стандартов для штепсельных разъемов. Эксперты по стандартизации должны рассматривать здесь исключительно практические требования. Пользователь должен иметь возможность вытаскивать штекерный разъем из гнезда, когда он находится под нагрузкой, то есть когда устройство работает с ним. С обычными штепсельными разъемами переменного тока все очевидно, но при работе с  постоянным током необходимо сделать так, чтобы розетка имела нулевой потенциал при отключении и чтобы световая дуга гасла. В случае переменного тока физика позаботилась об этом; для постоянного тока требуется техническое оборудование.

Кабели для постоянного напряжения

В компании LAPP разработчики уже думают о том, какие требования будут касаться систем подключения и как они могут быть преобразованы в стандарты. В принципе, кабели для переменного напряжения также подходят и для постоянного. Но существующие знания о старении кабелей, особенно в отношении изоляционного материала, могут не полностью соответствовать реальности в случае  постоянным напряжением. Лабораторные тесты профессора Франка Бергера в TU Ильменау в сотрудничестве с LAPP показывают, что при постоянном токе электрические поля оказывают совсем другое физико-химическое воздействие на пластикат, изолирующий кабель переменного тока. Это, скорее всего, состарит изоляцию кабеля быстрее, так что разработчики должны будут найти новые решения. Более того, стало очевидно, что при постоянном токе эффективность изоляционного материала также изменяется при воздействии разных температур.

Органы стандартизации также обязаны проводить испытания кабелей на прочность без применения напряжения. При постоянном токе, возможно, что эта процедура преуменьшит истинный процесс старения. Сейчас другие тесты должны дать информацию о том, какие факторы, помимо температуры, могут повлиять на свойства оболочки. Например, окружающая среда или механические воздействия. И не менее интересно, каким образом будет выглядеть тестовая установка, которая воспроизводит эти факторы наиболее реалистично.

Первый опыт работы с продуктами

ÖLFLEX® DC 130H

Кабели для применения с постоянным напряжением не являются чем-то новым для LAPP. Компания предлагает множество сложных решений для применения в этой области. Одним из примеров является ассортимент продукции ÖLFLEX® SOLAR, кабели для применения в фотогальванических установках. В качестве другого примера можно еще привести системы зарядки для электрических и гибридных автомобилей от Lapp Systems, такие как LAPP HELIX, спиральные зарядные кабели, которые способны скручиваются — это экономит до 40% веса. Решения для электромобилей относятся к числу наиболее быстрорастущих областей в LAPP.

Компания LAPP также работает над новыми направлениями — производство органических фотогальванических модулей с использованием тонких кабелей, создающих постоянный ток. А также у LAPP есть новый кабель, разработанный специально для применения с постоянным напряжением до 600 вольт – ÖLFLEX® DC 130H. Желтый цвет оболочки и цвета изоляции жил разработаны в соответствии с предварительным вариантом нового стандарта VDE.

Наши бренды

Поиск и подбор продукции

Проектирование

• Сертификаты
• eCAD решения
• 3D/CAD каталог продукции
• Инструменты для проектирования (RIB)

Сервис

Контакты

• Центральный офис в Казахстане
• Региональные представители
• Запрос коммерческого предложения
• Запрос печатного каталога
• Реквизиты

LAPP в других регионах (СНГ)

• LAPP в Узбекистане
• LAPP в Кыргызстане
• LAPP в Монголии
• LAPP в Таджикистане
• LAPP в Туркменистане

LAPP Казахстан в социальных сетях

• LAPP в Instagram
• LAPP на Facebook

Постоянный ток | электроника | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы исследуем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Факты и сопутствующий контент

Что такое постоянный или постоянный ток?

Что такое постоянный или постоянный ток?

DC означает постоянный ток, то есть электрический ток, который течет в одном направлении.

В цепях постоянного тока ток имеет одно направление, в отличие от переменного тока (AC), где ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду в зависимости от частоты источника питания. При протекании постоянного тока электроны, составляющие электрический заряд, перетекают из точки с низким потенциалом в точку с высоким потенциалом. Они перемещаются от отрицательной клеммы к положительной, и результирующий ток имеет противоположное направление (от положительного к отрицательному).

График зависимости постоянного тока/напряжения от времени

Постоянный ток обычно используется в низковольтных приложениях, таких как оборудование с батарейным питанием. Когда требуется постоянный ток, а использование батареи неэкономично или требует постоянной зарядки, для преобразования переменного тока в постоянный используется источник питания. Это будет заряжать аккумулятор и оборудование, используемое в автономном режиме, пока аккумулятор не разрядится (например, мобильный телефон). Другой вариант — питать схему напрямую от выпрямленного постоянного тока и использовать батарею в качестве резервного источника питания, когда сеть переменного тока недоступна (например, в ноутбуке).

Источники питания варьируются от простых стабилизаторов с одним выходом до более регулируемых источников питания smps, способных обеспечивать несколько выходов, таких как те, которые необходимы для питания компьютера. Напряжения и допустимый ток источника питания зависят от конструкции и используемых компонентов. Существует множество уровней постоянного напряжения, типичные значения: 1,2, 1,5, 3, 3,3, 3,6, 5, 6, 10, 12, 15, 18, 18,5, 19, 20, 24 и 48 вольт.

Идеальный источник постоянного тока должен обеспечивать постоянное напряжение и адекватный ток во время работы оборудования. Однако такие источники, как батареи, имеют ограниченную емкость и могут эффективно питать оборудование только в течение заданного периода времени, определяемого номиналом батареи и нагрузкой.

Для поддержания мощности на постоянном уровне в большинстве оборудования используются аккумуляторные батареи, так что заряд можно регулярно пополнять. Зарядное устройство состоит из схемы выпрямителя, которая преобразует доступный переменный ток в подходящее постоянное напряжение.

Помимо изменения сетевого переменного тока на постоянный, большинство источников питания изменяют уровень напряжения. Большинство из них всегда будут снижать напряжение, поскольку большая часть электроники работает при гораздо меньших уровнях напряжения, но при более высоких токах. Большинство ноутбуков используют от 18 В до 20 В постоянного тока и ток не менее 3 А. Поэтому адаптер для ноутбука должен обеспечивать возможность снижения сетевого напряжения с 220 В или 120 В до примерно 20 В постоянного тока.

Источники постоянного тока

• Генераторы постоянного тока
• Батарейки
• Преобразователи постоянного тока, выпрямляющие переменный ток
• Солнечные панели
• Термопары

Преимущества постоянного тока

• Большая часть оборудования более эффективна при прямом питании от постоянного тока
• Более эффективен, особенно если длина силовых кабелей менее 100 футов
• Меньший риск поражения электрическим током при напряжении ниже 48 Вольт

Недостатки DC

• Высокая стоимость при работе с сильноточными системами; т.