Разница между постоянным и переменным током

Люди, которые не любят физику, не задумывается чем отличается постоянный и переменный ток. А ведь мы каждый день пользуемся электроприборами и понимать эту разницу очень важно. 

Есть электроприборы с двигателями переменного тока и с двигателями постоянного тока, и сети -постоянного и переменного тока. Когда и что используется?

Для начала ответим на вопрос: что же такое электрический ток?

Ток - это направленное движение электрических зарядов. В постоянном токе электроны - носители заряда - движутся только в одном направлении,  а в переменном - они постоянно меняют свое направление с определенной частотой. Носителями заряда могут выступать не только электроны, а например ионы - в процессе электролиза.

Электрическое поле, с помощью которого создается постоянный ток, называют стационарным (постоянным) полем, а - переменный - переменным магнитным полем.

Напряжение постоянного тока неизменно в каждый момент времени, когда бы вы не измерили его, там будет заявленное значение, например, 48 В.  Напряжение переменного тока также постоянно каждую секунду,  оно то 0, то 220 В. Так у переменного тока появляется дополнительная характеристика - частота.

В промышленности и в быту стандартная частота 50 Герц - это значит электроны меняют свое направление 50 раз: 50 раз в секунду ток идет в одну сторону и 50 - в противоположную. Бывают токи и более высокой частоты - до десятков килогерц - они тоже используются в промышленности, но гораздо реже. Например, в некоторых специальном оборудовании в металлургии, в радиосвязи. Эти токи вырабатываются с помощью специальных электромашинных генераторов.

Переменный ток при необходимости возможно превратить в постоянный, для этого используются такие приборы, как инверторы, выпрямители.

Но постоянный ток имеет один весомый недостаток - его невозможно передавать на большие расстояния. Для того, чтобы полность электрифицировать большой очень город нужно строить несколько электростанций. Переменный ток этого недостатка лишен. Достаточно постороить одну мощную электростанцию и она может снабдить энергией целый регион. Делается это путем создания ряда промежуточных подстанций, где трансформаторы понижают напряжение тока до необходимых нам в быту 220 В, или 380 В или 660 В для некоторых отраслей промышленности.

Электростанции могут использовать

• энергию воды (ГЭС) - это самый эффектиный источник с наиболее высоким КПД,
• тепла (сгорает уголь, газ или мазут), - это способ загрязняет атмосферу и его КПД существенно ниже.
• ядерного топлива (АЭС) - главный из недостаток - отработанное ядерное топливо надо где-то закапывать, а так как оно радиактивно и сильно вредит экологии. Кроме того, при крупная авария на АЭС сделает непригодными для жизни огромные площади. 

В среднем, они вырабатывают ток напряжением 500 кВ, но есть и более, и менее мощные

В конце XIX века для электрификации использовался только постоянный ток: и в промышленности, и для освещения улиц, о переменном никто и не думал - его использование считалось невозможным.

Но однажды к Томасу Эдисону - изобретателю и крупному промышленнику - обратился молодой изобретатель из Сербии - Никола Тесла, он предложил ему использовать переменный ток, а также поделился своими разработками двигателя переменного тока.  Тесле нужно было финансирование и воплощение в реальную жизнь его разработок. Эдисон поднял его на смех и сказал, что это невозможно, а вместо финансирования просто взял к себе на работу - ремонтировать двигатели. 

Но Тесла не отчаивался и продолжал свои исследования, и, после того как Эдисон окончательно отверг все его идеи, он обратился к другому крупному промышленнику - Вестингаузу: тот не только заинтересовался разработками - он купил у Николы 40 патентов и тем самым сделав его долларовым миллионером. И уже вместе они продолжили воплощение этих разработок.

Достоинства переменного тока сразу стали видны, ведь из-за его способности к передаче на большие расстояние для государства его вырабока была гораздо более экономически выгодной. Но компания Эдисона только заключила договор с правительством США на стоительство нескольких электростанций постоянного тока... Так между двумя промышленниками началась вражда, попавшая в историю как "Битва токов". Эдисон не хотел терять прибыль, и организовал "очерняющую" пиар-кампанию против переменного тока, его главным аргументом было то, то этот вид тока опасен для жизни, в доказательство чего даже стали проводиться казни на электрическом стуле. И действительно, на какое-то время ему удалось отсрочить повсеместное внедрение электрического тока, но совсем ненадолго, еще при его жизни все-таки переменный ток уверенно побеждал..

Впоследствии русский ученый Доливо-Добровольский предложил систему трехфазного тока, которая и получила наибольшее распространение.

Но так почему же до сих пор используется и постоянный ток? 

 У постоянного тока тоже есть достоинства, одно из них - это возможность плавного регулирования. Это свойство использует электротранспорт, оборудование, где необходимо регулировать скорость или интенсивность работы, локальные резервные системы питания, бормашины, пылесосы, бытовые приборы меняющие режим работы в широком диапазоне, а также компьютеры и вся силовая электроника.

Да, все эти приборы включаются в переменную сеть, но в их блок питания уже встроен выпрямитель. Также бытовой источник постоянного тока - элементы батарейки (гальванические) и аккумуляторы.

Хотя сейчас пригородный электротранспорт постепенно переходит на переменный ток, но метро ездит только на постоянном.

Статью предоставила кампания НПП Сервомеханизмы http://www.servomh.ru/

09.03.2016

Подробнее: