Постоянный ток
постоянный ток
Постоянный ток (direct current) – это упорядоченное движение заряженных частиц в одном направлении. Другими словами
величины характеризующие электрический ток, такие как напряжение или сила тока, постоянны как по значению, так и по направлению.
В источнике постоянного тока, например в обычной пальчиковой батарейке, электроны движутся от минуса к плюсу. Но исторически сложилось так, что за техническое направление тока считается направление от плюса к минусу.
Для постоянного тока применимы все основные законы электротехники, такие как закон Ома и законы Кирхгофа.
История
Изначально постоянный ток назывался – гальваническим током, так как впервые был получен с помощью гальванической реакции. Затем, в конце девятнадцатого века, Томас Эдисон, предпринимал попытки организовать передачу постоянного тока по линиям электропередачи.
Источники постоянного тока
Источниками постоянного тока могут быть аккумуляторы, либо другие источники в которых ток появляется благодаря химической реакции (например, пальчиковая батарейка).
Также источниками постоянного тока может быть генератор постоянного тока, в котором ток вырабатывается благодаря
явлению электромагнитной индукции, а затем выпрямляется с помощью коллектора.
Постоянный ток может быть получен с помощью выпрямления переменного тока. Для этого существуют различные выпрямители и преобразователи.
Применение
Постоянный ток, достаточно широко применяется в электрических схемах и устройствах.
К примеру, дома, большинство приборов, таких как модем или зарядное устройство для мобильного, работают на постоянном токе. Генератор автомобиля, вырабатывает и преобразует постоянный ток, для зарядки аккумулятора. Любое портативное устройство питается от источника постоянного тока.
В промышленности постоянный ток используется в машинах постоянного тока, например в двигателях, или генераторах. В некоторых странах существуют высоковольтные линии электропередачи постоянного тока.
Постоянный ток также нашел свое применение и в медицине, например в электрофорезе – процедуре лечения с помощью электрического тока.
В железнодорожном транспорте, кроме переменного, используется и постоянный ток. Это связано с тем, что тяговые двигатели, которые имеют более жесткие механические характеристики, чем асинхронные, являются двигателями постоянного тока.
Влияние на организм человека
Постоянный ток в отличие от переменного является более безопасным для человека.
Например, смертельным током для человека является 300 мА если это ток постоянный, а если переменный с частотой 50 Гц, то 50-100 мА.
Постоянный ток в доме. Риски, которые никто не замечает / Хабр
Постоянный ток с каждым днём завоёвывает всё новые рубежи в каждом доме. К кому-то он приходит со светодиодными лентами, кому то с DIY и Arduino. Время идёт, и вот уже вчерашние любители без страха и упрёка начинают делать мощные аккумуляторные сборки и запитывать бытовую технику напрямую от солнечных панелей. За кадром остаётся главный нюанс — безопасности. Ведь токи и напряжения выросли вместе с игрушками, а о последствиях почти никто не задумывается…
Идёт тихая революция, которую почти никто не замечает — всё больше приборов домашнего обихода переходит на постоянный ток, и если раньше только автолюбители сталкивались с постоянным током и аккумуляторами, то теперь скорее тяжело найти дом, где нет ни одного аккумулятора. По мере проникновения постоянного тока всё больше в дома, появляются соблазны отказаться от цепей переменного тока, например в освещении, проложив чуть более толстые кабеля и ограничившись светодиодными лампами / лентой (не буду скрывать, такой соблазн был и у меня, просто я не нашёл в своё время нормальных лампочек на 12 В по хорошей цене).
А на светодиодной ленте у меня вообще очень много завязано.
Видеоверсия:
Вы удивитесь от того, сколько бытовых приборов могут работать на постоянном токе.
На Хабре была шикарная статья, в которой был рассмотрен вопрос приборов и постоянного тока, но не безопасности.
Краткий список приборовКратко все нагревательные приборы, не заметят разницы между постоянным и переменным током. Это ТЭН-ы нагревателей, электроплиты, утюги и прочее.
Из освещения будут работать лампы накаливания и даже светодиодные лампы с правильным источником питания.
Подавляющее большинство другой бытовой техники, с коллекторными двигателями — мясорубки, фены, пылесосы и даже стиральные машины.
А вот синхронные и асинхронные двигатели работать не будут. Это микроволновки, кондиционеры и холодильники.
Сгорят старые трансформаторные блоки питания, но новые, импульсные, установленные в большинстве современной техники, вполне выживут. Может не смогут выдавать полную мощность, но это второй вопрос.
Кажется, рукой подать до перевода всего дома на постоянный ток, ведь у нас и так уже почти всё работает через блоки питания и выпрямители.
И тут как раз самое время поговорить про опасности, которые несёт за собой постоянный ток, и о которых многие не знают или не желают даже знать.
С падением цен на солнечные панели, всё больше людей их использует как в развлекательных так и более практичных целях. “Экономия должна быть экономной” — основной лозунг создателей DIY систем на солнечных панелях, и из цепей безжалостно выбрасываются “лишние” детали, с точки зрения создателей, и идёт экономия на материалах.
Если вы пропустили этот момент — я объясню. В стандартной схеме, солнечные панели генерируют постоянный ток, который солнечный инвертор ( не важно — микро / стринговый) преобразует в переменный и подаёт в общую сеть.
Цена солнечных инверторов довольно высока, поэтому рынок завоевали я бы сказал понижающие устройства (контроллеры), которые работают в связке солнечная панель — так называемый “солнечный инвертор” (с гордыми буквами МРРТ на коробке и без оного в середине) — аккумулятор и всё это без перехода на переменный ток.
К этому контроллеру можно подключить преобразователь напряжения с 12/24/48 В в привычные 220В, по желанию, или довольствуются подключением телефонов, светодиодов и прочих маломощных устройств на постоянном токе.
Схема очень простая, но все недо-инверторы, имеют сильные ограничения по напряжению / токам, и так просто к ним ничего интересного и мощного не подключить из нагрузок.
Максимальную мощность с панелей они и так не умели снимать, поэтому любители просто выкидывают их из цепи, как и аккумуляторы.
Конечный результат — присоединение напрямую к солнечным панелям одного из устройств, способного работать на постоянном токе. В основном сейчас это ТЭН-ы отопления, электроплиты и т.д. Проблема приобретает массовый характер, и такие решения уже вовсю продаются.
Вот тут мы подошли к главному моменту — вместо игрушечного блока питания, при присоединении которого у нас иногда проскакивала искорка, ну или шёл дымок при неправильном присоединении, в руки DIY масс попали источники постоянного тока, способные выдавать 10, а теперь уже и 17 А.
Из них смело собираются комплекты на 50 — 230 В и подключаются в отдельную систему, общей мощностью от 500 Вт до 2+кВт.
По своему профилю, мне пришлось познакомиться с постоянным током несколько ближе, чем многим другим, и мне есть что сказать.
Для коммутации цепей постоянного тока подавляющее большинство использует всё те же выключатели или пакетники. Когда лет 7 назад, я хотел перевести своё освещение на постоянный ток, я тоже про это не думал.
А задуматься нужно — при коммутации постоянного тока возникает дуговой разряд, который не гаснет каждые пол периода, как в переменном токе. Остановить его может только достаточно большой зазор между контактами. Но даже обеспечив зазор, мы получим временное решение, которое выйдет из строя на порядок раньше, т.к. полностью избавиться от дуги нельзя.
Есть альтернативы, и в целом те кто обожглись, переходят на следующий уровень коммутации — с помощью специализированных переключателей.
или твердотельных реле.
Твердотельные реле не обеспечивают безопасность, а спец.
переключатели несколько неудобны для бытового применения и всё равно имеют ограниченный ресурс. Даже поборов этот этап, мы снимаем только часть проблемы.
Электрическая дуга в кабелях переменного тока, в домашнем обиходе — довольно редкое явление. Нужно постараться, чтоб фазу закоротило на ноль или землю. Да и при закорачивании на землю у нас сразу сработает УЗО, а при закорачивании на ноль, сработает автомат. Для борьбы с дугой переменного тока при плохом контакте, тоже есть методы борьбы, обкатанные временем и приборы защиты от дугового пробоя довольно дёшевы и продаются в каждом магазине электротоваров.
В постоянном токе, любое нарушение контакта сразу превращается в дугу, и гаснет она очень не скоро. Начали появляться методы, способные детектировать дугу в линиях длиной до 200 м. Но детекция не стопроцентная, и в жилом доме может вообще не заработать, или давать постоянные ложные срабатывания из-за наличия различных типов потребителей.
Но сейчас вообще никто не ставит как эти детекторы в домашнюю цепь, как и многие не понимают азов источников тока, в т.
ч. солнечных панелей, защищая линию простым автоматом.
Не поняли? Попробую объяснить. У вас есть стабильный источник тока, на 20 А (солнечные панели). Вы поставили предохранители на 25 А, и пакетник, на 25 А. У вас возникло короткое замыкание. Вы думаете у вас сработает автомат, или сгорит предохранитель? Нет, у вас сгорит дом.
Я уже описывал ошибки в монтаже СЭС, и там такое не редкость.
Приводятся данные, что постоянный ток не так опасен для жизни, как переменный, особенно при напряжении до 500 В.
Возможно.
Но проблема в том, что подавляющее большинство переделок на постоянный ток, вообще не предусматривает кабеля заземления. Всё идёт по двухпроводной системе. Уже есть УЗО и для постоянного тока, но кто ж его ставит-то.
И большинство поделок направленно именно на подогрев воды, где поражение электрическим током может иметь самые печальные последствия.
Прошу понять — постоянный ток, даже меньшего напряжения, не прощает ошибок.
Есть готовые решения, проверенные временем. Поставьте нормальный инвертор, и работайте с переменным током, для которого в доме уже есть обычно защита. Вы оцениваете свою жизнь или имущество в 500$?
Дешёвые контроллеры не могут снимать максимальную мощность с солнечных панелей, и вы теряете 15-20% только на этом. При прямом подключении, потери увеличиваются ещё больше, у вас простая резистивная нагрузка. Только на снятии максимальной мощности с солнечных панелей, вы на протяжении 10 лет окупите правильный инвертор. И не забываем, что с нормальным инвертором вы получите универсальность — и сможете запитать абсолютно все приборы, которые есть в доме, а не отдельные экземпляры.
Это только верхушка айсберга. И сколько в себе таят опасностей самодельные аккумуляторные сборки, различные попытки отделить от массива солнечных панелей небольшую часть, для запитывания других устройств, можно только догадываться.
Многие могут возразить — вон сколько роликов в интернете, где это работает.
Это типичная ошибка выжившего. Очень многие, у кого эксперимент прошёл не успешно, не смогут про это написать.
Цените свою жизнь, электрика не прощает ошибок.
На правах рекламы — добро пожаловать на форум, посвященный солнечной энергетике. Визуалов прошу подписываться на канал.
Мощность постоянного тока (DC): определение и применение
Доля
Доля
Доля
Доля
Мощность постоянного тока (DC) относится к однонаправленному потоку электронов и представляет собой форму энергии, которая чаще всего вырабатывается такими источниками, как солнечные элементы и батареи.
Мощность можно определить как скорость потребления энергии в единицу времени. Единицей измерения мощности является Ватт, в честь известного ученого восемнадцатого века, Джеймс Уатт , который изобрел паровой двигатель. В механических системах мощность известна как механическая мощность и представляет собой комбинацию сил и движения.
замкнутая цепь. Для наших приложений мы будем рассматривать только электрическую мощность .
Электрическая мощность может быть классифицирована как Мощность переменного тока или Мощность постоянного тока в зависимости от направления потока энергии. Здесь переменный ток означает переменный ток, а постоянный ток означает постоянный ток. называется мощностью переменного тока, а энергия, возникающая в результате протекания тока только в одном направлении, называется мощностью постоянного тока.
В цепях постоянного тока (постоянного тока) поток электрического заряда (или, другими словами, электронов) является 
Эта форма энергии чаще всего вырабатывается такими источниками, как солнечные элементы, батареи и термопары. Энергия постоянного тока широко используется в низковольтные приложения , такие как зарядка аккумуляторов, автомобильные приложения, авиационные приложения и другие низковольтные, слаботочные приложения. Все солнечные панели в настоящее время производят энергию постоянного тока. Распространенными приложениями с мощностью постоянного тока в фотоэлектрической промышленности являются портативные солнечные системы и другие автономные устройства. Отсутствие использования солнечного инвертора для преобразования постоянного тока в переменный снизит затраты на такие системы.
В настоящее время для распределения электроэнергии в основном используется переменный ток, так как он имеет существенные преимущества по сравнению с постоянным током при передаче и преобразовании.
Одним из самых больших преимуществ постоянного тока является его способность использоваться в специальных приложениях . Всякий раз, когда передача энергии переменного тока практически невозможна или невозможна на большие расстояния, используется мощность постоянного тока. . Одним из таких приложений являются
Многие такие линии функционируют на сегодняшний день. Some notable examples are:
- Baltic Cable Link
- Between: Sweden and Germany
- Length: 250 km
- NorNed Cable Link
- Between: Norway and Netherlands
- Length: 580 km
- Basslink
- Между материковой частью Австралии и Тасманией
- Длина: 290 км
Большой недостаток этих высоковольтных передач — более высокая стоимость строительства конечных станций и распределительных станций.
Используемые детали требуют довольно частого обслуживания, которое стоит дорого, а также имеют ограниченную перегрузочную способность .
Каково использование постоянного тока?
••• Aaron Graubart/Photodisc/Getty Images
Обновлено 25 апреля 2017 г.
Дэниел Р. Мюллер
Переменный и постоянный ток — два основных метода передачи электроэнергии. Постоянный ток чаще всего используется в объектах с батарейным питанием, а также в бытовой электронике, в то время как переменный ток формирует основу для наиболее эффективной передачи энергии на большие расстояния. В приборах часто есть устройства, известные как инверторы, для преобразования переменного тока, который можно использовать только в самых простых устройствах, в постоянный ток, который можно использовать в электронике благодаря его стабильности потока. Технологии переменного и постоянного тока когда-то были конкурирующими технологиями. Технология постоянного тока на сегодняшний день является самой старой технологией и восходит к багдадской батарее, найденной в Худжут-Рабу в 250 г.
до н.э., хотя ученые могут только догадываться о том, для чего она использовалась.
Чем отличаются переменный и постоянный ток
Неспециалисту переменный/постоянный ток может показаться очень похожим, так как оба являются электричеством; однако разница заключается в форме волны передаваемого электричества. Форма волны постоянного тока, если рассматривать ее в виде графика, представлена гладкой и менее изменчивой линией, похожей на рябь в пруду, которая остается почти полностью стабильной. Форма волны переменного тока чередуется между периодами высокого и низкого напряжения, создавая общий вид прямоугольной формы волны, быстро меняющейся под прямым углом на графике. Еще одно важное отличие состоит в том, что постоянный ток движется только в одном направлении, тогда как переменный ток движется в двух. Частота этого изменения известна как цикл Герца. Разница между двумя уровнями напряжения служит для уменьшения коллизий, которые вызывают потери энергии во время передачи, что делает переменный ток лучшим форматом передачи на большие расстояния по сравнению с постоянным током, который страдает от высокой степени потери энергии во время передачи.
Постоянный ток в электронике
Постоянный ток используется в любом устройстве, имеющем печатную плату, потому что микросхемы в этих устройствах требуют постоянного однонаправленного потока электронов для работы и хранения данных. Каждый домашний ПК имеет встроенный в систему инвертор постоянного тока, который затем обеспечивает питание постоянного тока для остальных устройств внутри корпуса. Ноутбуки — это отдельная история, так как они содержат батарею, которая уже дает питание в формате постоянного тока. Всем, кто брал с собой ноутбук в дорогу, знакома громоздкая коробка, расположенная где-то на шнуре питания, которая также является преобразователем постоянного тока. Постоянный ток также требуется для работы большинства электродвигателей; эти моторы управляют всем, от дисковода для оптических дисков и вращения его жесткого диска в компьютере до движений манипулятора на заводе-изготовителе.
Постоянный ток в производстве электроэнергии
Самые простые электрические генераторы создают свою энергию в формате постоянного тока, который затем преобразуется через трансформатор в формат переменного тока для передачи.