W naszych czasach nie ma takiej gałęzi gospodarki narodowej, w której energia elektryczna nie byłaby wykorzystywana. I każdy z nich przedstawia samochody elektryczne oraz do urządzeń o określonych wymaganiach, od których zależy nie tylko konstrukcja tych maszyn, ale także rodzaj używanego prądu. Chociaż naprzemienne i stałe prądy są szeroko stosowane w technologii i przemyśle, ich obszary zastosowania są wyraźnie odgraniczone.
Pierwszy raz ludzie prąd elektryczny z ogniw galwanicznych. Te elementy zostały utworzone w obwód elektryczny strumień elektronów poruszających się cały czas w jednym określonym kierunku. Ten prąd nazywany jest "stałym".
Pierwsze wirujące generatory, silniki elektryczne i przyrządy również działały na prąd stały. A kiedy pod koniec ubiegłego wieku rosyjski inżynier elektryk M. O. Dolivo-Dobrovolsky zaproponował zastosowanie trójfazowego prąd przemiennywielu naukowców zareagowało na to z podejrzliwością. Nawet słynny amerykański inżynier elektryk Edison uważał prąd przemienny za wynalazek, który nie zasługuje na uwagę. Jednakże, bardzo szybko, prąd przemienny zaczął być stosowany w wielu dziedzinach elektrotechniki. Alternatory elektryczne tworzą strumień elektronów w obwodzie elektrycznym, który nieustannie zmienia kierunek ruchu. Tak więc w łańcuchu żarówkaoświetlając twój pokój, elektrony mają czas na jedną sekundę
100 razy, aby zmienić kierunek ich ruchu: 50 razy poruszają się w jednym kierunku i 50 - w przeciwnym kierunku. O takim nurcie mówią, że ma częstotliwość 50 okresów na sekundę.
Ta cecha ruchu elektronów nadaje prądowi przemiennemu szereg właściwości, które determinują jego dominującą pozycję w nowoczesnej inżynierii elektrycznej.
Jedną z najważniejszych właściwości prądu przemiennego jest jego zdolność do transformacji. Jak wiemy, transfer moc elektryczna na duże odległości możliwe jest tylko przy bardzo wysokim napięciu, osiągającym 110, 220, a nawet 500-800 tys. Takiego wysokiego napięcia nie można uzyskać bezpośrednio w generatorach. W tym samym czasie dla różnych samochody elektryczne a urządzenia potrzebują prądu elektrycznego o wartości kilkudziesięciu lub kilkuset woltów. Tu przydała się jego zdolność do transformacji - umożliwiła transformatorom zmianę napięcia AC w dowolnych granicach.
Nie tylko to. Połączenie uzwojenia generatora system trójfazowy może uzyskać trójfazowy prąd przemienny. To jest system trzech. prądy przemiennektóre mają tę samą częstotliwość, ale różnią się faza o jedną trzecią okresu. Prąd trójfazowy ma ważne zalety. Po pierwsze, trójfazowe linie energetyczne są bardziej opłacalne niż jednofazowe: więcej energii elektrycznej może być przez nie przepuszczane z taką samą ilością drutów i izolacji niż z jednofazowym prądem przemiennym. Po drugie, ze względu na właściwość prądu przemiennego trójfazowego do wytworzenia wirującego pola magnetycznego, udało nam się zbudować bardzo proste i niezawodne asynchroniczne silniki elektryczne bez kolektora i szczotek.
Te właściwości przemiennego prądu spowodowały, że obecnie wszystkie przemysłowe elektrownie wytwarzają tylko trójfazowy prąd przemienny.
Ponad połowa energii elektrycznej wytwarzanej przez te elektrownie jest zużywana przez silniki elektryczne. Dzięki temu mogą wykonywać różnorodne prace, różnią się zarówno urządzeniem, jak i rozmiarem.
Oprócz prostego silniki indukcyjnektóre są powszechnie używane do napędzania obrabiarek, na wirniku są silniki z uzwojeniem i pierścieniami ślizgowymi. Podczas rozruchu rozwijają się bardzo intensywnie i dlatego są z powodzeniem stosowane na dźwigach. Istnieją również silniki synchroniczne o stałej prędkości obrotowej. Ze względu na ich rozmiar silniki elektryczne są małe - ze szpulą nici - i ogromne, niczym karuzela.
Zastosowanie kilku silników elektrycznych do sterowania maszynami od razu umożliwiło uproszczenie mechanizmów maszyny, ułatwiło sterowanie nimi i umożliwiło stworzenie automatycznych linii maszyn.
Niewielkie rozmiary silników elektrycznych pozwoliły na wykorzystanie energii elektrycznej tam, gdzie wcześniej wykorzystywano jedynie pracę ręczną. Elektryczne wiertarki, piły, strugarki i inne naelektryzowane narzędzia znacznie ułatwiały pracę pracownikom, zwiększając ich wydajność.
Elektryczne polerki podłogowe, odkurzacze, pralki a lodówki przyszły na ratunek gospodyniom.
Prąd przemienny jest dobrym źródłem ciepła. W potężnych elektrycznych piecach łukowych metal topi się i gotuje. Elektryczne piece oporowe są szeroko stosowane do klimatyzacji, ogrzewania szaf suszarniczych i różnych pomieszczeń.
Żarówki dają światło bez względu na to, jaki prąd przepływa przez ich gwinty. Ale ponieważ transmisja prądu przemiennego jest bardziej ekonomiczna, a transformatory ułatwiają utrzymanie wymaganego napięcia, cała sieć oświetleniowa miast i wsi zasilana jest prądem zmiennym.
Ciągła zmiana kierunku ruchu elektronów w prądzie zmiennym, jego zdolność do przekształcania otworzyła mu szeroką drogę w wielu dziedzinach techniki. Ale prąd nie zawsze jest dobry, cały czas zmieniając kierunek. Więc wsiedliście do trolejbusu, pociągu metra lub do elektrycznego wagonu kolejowego. Tutaj przejęłaś DC.
Faktem jest, że proste i wygodne silniki elektryczne prądu przemiennego nie pozwalają płynnie zmieniać prędkości ich obrotów w szerokim zakresie. I pamiętaj, ile razy kierowca musi zmienić prędkość wózka; Tylko silnik prądu stałego wykonuje dobrą robotę przy tak niespokojnej pracy. Silniki te zasilane są z podstacji trakcyjnych prostownikowych. Napływający z nich prąd przemienny przekształca się w prąd stały za pomocą prostowników rtęciowych, a następnie doprowadza się go do sieci kontaktowej - w druty i szyny.
Zastosowanie silników prądu stałego w pojazdach transportowych okazało się tak opłacalne, że można je znaleźć na lokomotywach spalinowych i statkach motorowych.
Ich głównymi silnikami są silniki Diesla napędzające generatory wytwarzające prąd stały. A on z kolei sprawia, że działają silniki elektryczne, wirujące koła lub śmigła.
Jednak wysokie koszty i złożoność podstacji konwersji zmusiły naukowców i inżynierów do myślenia o stosowaniu prądu przemiennego w transporcie. Już istnieją odcinki kolei wykorzystujące jednofazowy prąd przemienny. Z powodzeniem używają go na wielu statkach z silnikami wysokoprężnymi.
Dalsza elektryfikacja linii kolejowych w naszym kraju będzie prowadzona głównie za pomocą prądu przemiennego o napięciu 25 tys. Woltów. Prąd ten zostanie przekształcony w stałą bezpośrednio na lokomotywach elektrycznych za pomocą urządzeń rektyfikacyjnych.
Dobre właściwości regulacyjne silników DC umożliwiły ich skuteczne zastosowanie również w mechanizmach podnoszenia i transportu. Na zwykłych dźwigach, które widzisz na budynku, działają silniki prądu przemiennego. Ale na potężnych dźwigach dużych zakładów metalurgicznych zainstalować silniki prądu stałego. Wszakże tutaj konieczne jest płynne podnoszenie i przenoszenie ogromnych wiader ze stopionym metalem, wlewanie go do foremek lub podawanie gorących świń do walcowni.
Silniki te wprawiają w ruch mechanizmy gigantycznych koparek kroczących.
Silniki prądu stałego mogą rozwijać bardzo wysokie prędkości obrotowe - do 25 tysięcy obrotów na minutę. Pozwala to uzyskać większą moc przy bardzo małych rozmiarach silnika. Dlatego są one niezbędne jako silniki kontrolne stosowane na statkach powietrznych do obracania kierownic, lotek i klap, do podnoszenia i opuszczania podwozia i innych mechanizmów.
Stały kierunek ruchu elektronów w obwodzie stałoprądowym wyznacza duży i ważny obszar jego zastosowania, w którym prąd zmienny nie może z nim konkurować. Mówimy o elektrolizy - procesie związanym z przechodzeniem prądu przez roztwory płynne - elektrolity. Pod wpływem prądu stałego przechodzącego przez elektrolit rozkłada się na poszczególne elementy osadzone na niektórych elektrodach - na anodzie lub katodzie. Ta właściwość jest szeroko stosowana w hutnictwie metali nieżelaznych - do produkcji aluminium, magnezu, cynku, miedzi, manganu. W przemyśle chemicznym za pomocą elektrolizy otrzymuje się fluor, chlor, wodór i inne substancje.
Elektrolizę galwaniczną stosuje się do osadzania metalu na powierzchni różnych produktów. Tak postawić powłoki ochronne na wyrobach metalowych (niklowanie, chromowanie), metalowych pomnikach, drukowanych formach itp. Galwanizacja jest wykorzystywana w medycynie do leczenia niektórych chorób.
Stały kierunek ruchu elektronów pomaga prądowi prądu konkurować ze zmiennymi w przemyśle spawalniczym i niektórymi rodzajami oświetlenia. Podczas spawania prądem stałym, cząstki metalu są przenoszone z elektrody do produktu bardziej poprawnie, a szew jest bardziej jakościowy niż przy spawaniu prądem przemiennym.
Idź do studia filmowego. Potężne projektory łukowe zalewają plan filmowy światłem. Przy prądzie zmiennym łuk pali się mniej równomiernie, emituje mniej światła i wytwarza szum, który zakłóca rejestrację dźwięku podczas filmowania. Dlatego filmowcy są zasilani prądem stałym, który wytwarza cichy, stabilny łuk. W potężnych wojskowych reflektorach i urządzeniach projekcyjnych wykorzystano również prąd stały.
Aby uzyskać prąd zmienny, należy ciągle obracać alternatorem, a stacjonarne baterie lub ogniwa galwaniczne mogą wytwarzać prąd stały. Te właściwości źródła prądu elektrycznego również w niektórych przypadkach determinują zakres zastosowania prądu stałego.
Samochód stoi nieruchomo. Jak uruchomić silnik? Do Twojej dyspozycji ładowalna bateria. Naciskasz przycisk rozrusznika, a silnik prądu stałego zasilany z akumulatora uruchamia silnik. A kiedy silnik pracuje, obraca generator, który ładuje akumulator, przywraca zużytą energię. Taki odwracalny proces nie jest dostępny dla prądu przemiennego.
Co by się stało, gdyby oświetlenie w pociągach było zasilane prądem zmiennym? Pociąg zatrzymał się - koła samochodów przestały się obracać, a przy tym wyłączyły się generatory elektryczne i zgasły światła w samochodach. Ale tak się nie dzieje, ponieważ pod samochodami zainstalowane są generatory prądu stałego, działające równolegle z bateriami. Jest pociąg - generatory obracają się, dają energię do oświetlenia i jednocześnie ładują baterię. Kompozycja została zatrzymana - bateria wysyła prąd do sieci oświetleniowej.
Wyobraź sobie, że w elektrowni wystąpił wypadek: wszystkie turbo lub hydrogeneratory zatrzymały się, a linie energetyczne, które połączyły je z innymi elektrowniami, wyłączyły się. W takich przypadkach ratuje prąd stały otrzymywany z dużych akumulatorów. Przy jego pomocy uruchamiane są mechanizmy pomocnicze, wyłączniki są wyłączane, a główne turbosprężarki lub hydrogeneratory są ponownie uruchamiane. Zasilanie z akumulatora jest bardzo niezawodne, dlatego wszystkie obwody ochronne sterowania, automatyki i systemy alarmowe w dużych elektrowniach działają ze stałym prądem.
Czy łódź podwodna może pływać bez prądu stałego? Na powierzchni wody może. W tym przypadku jego śmigła obracają się z silnikami wysokoprężnymi. Ale pod wodą zatrzymują się diesle - za mało powietrza. Działa tam silnik prądu stałego zasilany bateriami. Kiedy łódź ponownie wynurza się na powierzchnię, a silniki Diesla zaczynają działać, silnik elektryczny zamienia się w generator i ładuje akumulatory.
W kopalniach nie można wszędzie zawiesić przewodu jezdnego do lokomotyw elektrycznych. Jak się poruszają? I tutaj znowu bateria ratuje. W wielu kopalniach lokomotywy akumulacyjne dostarczają węgiel z najdalszych ścian. Elektryczne wózki z bateriami - samochody elektryczne - często widzisz na dworcach. Są w sklepach dużych zakładów i fabryk.
Zwróć uwagę, jak kamerzysta rejestruje ważne wydarzenie. Ma w rękach kamerę filmową i baterię na pasku. Nacisnąłem przycisk i maszyna zaczęła działać. Takie lekkie akumulatory są szeroko stosowane w przenośnych radiotelefonach, urządzeniach sygnalizacyjnych, elektrycznych przyrządach pomiarowych.
Oczywiście wymienione tutaj przykłady nie wyczerpują wszystkich obszarów energii elektrycznej. Nie mówiliśmy o tym, jak można go wykorzystać do telegrafowania i komunikacji telefonicznej, do radia i telewizji, i do innych celów - przeczytasz o tym w odpowiednich artykułach na naszej stronie internetowej.
W pierwszych instalacjach elektrycznych stosowano wyłącznie prąd stały. Wkrótce stało się jednak jasne, że znacznie korzystniej jest używać nie stałego, lecz zmiennego prądu, to jest takiego, który okresowo zmienia swoją wartość i kierunek.
Przede wszystkim prąd zmienny jest wygodniejszy w elektrowniach. Generatory prądu zmiennego są prostsze i tańsze niż podobne generatory prądu stałego.
Stwierdzono również, że bardziej opłacalne jest przesyłanie prądu elektrycznego przez przewody pod wysokim napięciem. Aby zmienić napięcie AC jest bardzo proste - do tego trzeba użyć transformatora. Na DC jest to znacznie trudniejsze.
Opracowano proste i niezawodne silniki prądu przemiennego, które są szeroko stosowane w przemyśle.
Ale to wszystko obszary zastosowań, w których prąd zmienny może konkurować ze stałym prądem. Generatory, linie transmisyjne i silniki elektryczne mogą być wykonywane zarówno na prądzie stałym, jak i przemiennym. Istnieją jednak takie zjawiska fizyczne, które występują tylko wtedy, gdy zmienia się prąd.
Zjawiska te są szeroko stosowane w inżynierii radiowej, automatyzacji, elektronice itp.
Można powiedzieć, że gdyby nie było prądu przemiennego, nie byłoby wielu takich gałęzi elektrotechniki.
W odbiornikach radiowych, telewizorach, magnetofonach używają prądu przemiennego i jest zasadniczo niemożliwe zastąpienie ich stałym prądem.
Bardzo wielu procesy technologiczne w przemyśle są również oparte na prądzie przemiennym.
Instrukcja
Po pierwsze, dowiedzmy się, co taki a prąd elektryczny. Ruch kierunkowy ( przepływa) naładowanych cząstek i zwany prądem elektrycznym. Na przemian elektryczny obecny przez sekcję Przewód przez równoważne okresy czasu przechodzi przez inną liczbę naładowanych cząstek. W stałej ilości tych cząstek dla tego samego interwały czas jest zawsze równoważny.
Prąd przemienny nieustannie zmienia swoją siłę, wielkość lub kierunek. I wystąpić zmiany te są zawsze okresowe, tj. powtarzane w regularnych odstępach czasu. Na przykład, używając zmiennej obecny baterii nie można naładować lub nie można jej używać do takich celów technicznych.
W przeciwieństwie do stałego obecnyzmienna ma kilka dodatkowych wartości: - period - wartość tymczasowa wykonania pełnego cyklu wskaźników zmiennej obecny; połowa okresu i częstotliwość (liczba cykli dla określonego okresu czasu), - amplituda - najwyższa wartość zmiennej obecny; - wartość chwilowa - wartość obecny w danym czasie.
Prąd przemienny jest bardziej powszechny i szeroko stosowany. Łatwiej jest przekonwertować na prąd zmienny innego napięcia, zmienić napięcie w elektryczne sieci w zależności od potrzeb. Można to zrobić za pomocą transformatora. Transformator - urządzenie przetwarzające prąd zmienny o jednym napięciu na ten sam prąd, ale o innym napięciu na tej samej częstotliwości obecny.
Kruche zapalenie płuc rozpoczyna się ostro, najczęściej po ciężkiej hipotermii. Temperatura gwałtownie wznosi się do 39-40 stopni, pacjent ma silny chłód. Natychmiast odczuwa się ból podczas oddychania i kaszel z dotkniętego płuca. Kaszlowi towarzyszy uwalnianie ropnej plwociny z pasmowy krew. Stan pacjenta jest poważny. Oddychanie jest płytkie, szybkie, z obrzękiem skrzydeł nosa. Dotknięta strona klatki piersiowej wyraźnie słabnie za zdrowym oddychaniem.
Na dzisiejszej planecie Ziemia 98% energii elektrycznej generowane jest przez alternatory. Taki prąd jest dość łatwy do wytworzenia i transmitowania na duże odległości. W tym przypadku prąd i napięcie mogą się wielokrotnie zwiększać i zmniejszać - przekształcać. Praca wykonywana jest nie napięciowo, ale prądowo. Dlatego im mniejsza jego wartość, tym mniejsza strata w przewodach.
Wielu użytkowników w to wierzy warunki domowe Stosuje się wyłącznie prąd przemienny o napięciu 220 V i częstotliwości 50 Hz. Dotyczy to wyłącznie lamp żarowych, silników elektrycznych w odkurzaczach, lodówek.
W każdym złożonym urządzeniu gospodarstwa domowego, które jest zasilane prądem przemiennym, istnieją węzły, które działają, kiedy stałe napięcie o różnych znaczeniach. Niemożliwe jest przewidzenie, jakie mogą być te wartości. Dlatego wszyscy odbiorcy w gniazdku mają prąd przemienny o tej samej częstotliwości i napięciu.
Pomimo faktu, że udział produkcji prądu stałego wynosi zaledwie 2%, jego wartość jest dość duża. Prąd stały Jest produkowany przez ogniwa galwaniczne, baterie, termoelementy, baterie słoneczne.
Panele słoneczne stają się dziś bardzo obiecującym kierunkiem energetycznym, gdy kwestia wykorzystania odnawialnych źródeł energii jest dotkliwa.
Prąd stały zasila silniki lokomotyw w transporcie kolejowym, jest stosowany w sieć pokładowa samoloty i samochody.
Na drogach współczesnych miast staje się coraz więcej samochodów elektrycznych i hybrydowych. Aby naładować akumulatory, budowane są stacje, które zapewniają ich zapotrzebowanie na prąd stały.
Rozmiary gniazd, ich rodzaj, materiał, z którego są wykonane, zależą przede wszystkim od przeznaczenia gniazd, prądów i napięć, do których są przeznaczone. Urządzenia działające przy stałym napięciu mają wtyczki polarne. Dlatego gniazda dla nich muszą być biegunowe. Wtedy nawet niedoświadczony użytkownik nie będzie mógł pomylić, gdzie "+" i "-".
Prąd przemienny w obwodzie to przepływ elektryczny naładowanych cząstek, których kierunek i prędkość zmienia się okresowo w zależności od określonego prawa.
Instrukcja
Zobacz ogólne pojęcie prąd przemienny w obwodzie elektrycznym opisanym w szkolnym podręczniku. Tam zobaczysz, że prąd zmienny to prąd elektryczny, którego wartość zmienia się sinusoidalnie lub cosinalnie. Oznacza to, że wielkość prądu w sieci prądu przemiennego zmienia się zgodnie z prawem sinusoidy lub cosinusa. Ściśle mówiąc, odpowiada to prądowi płynącemu w gospodarstwie domowym sieć elektryczna. Jednak prąd sinusoidalny nie jest ogólną definicją prądu zmiennego i nie wyjaśnia w pełni natury jego przepływu.
Narysuj wykres fali sinusoidalnej na kawałku papieru. Ten wykres pokazuje, że wartość samej funkcji, wyrażona siłą prądu w tym kontekście, zmienia się z wartości dodatniej na wartość ujemną. Co więcej, czas, po którym następuje zmiana znaku, jest zawsze taki sam. Ten czas nazywany jest okresem oscylacji prądu, a jego odwrotny czas jest częstotliwością prądu przemiennego. Na przykład częstotliwość sieci domowej prądu przemiennego wynosi 50 Hz.
Zwróć uwagę na co oznacza zmienić fizycznie znak funkcji. W rzeczywistości oznacza to tylko, że w pewnym momencie prąd zaczyna płynąć w przeciwnym kierunku. Co więcej, jeśli prawo zmiany jest sinusoidalne, to zmiana kierunku ruchu następuje nie w skoku, ale przy stopniowym spowolnieniu. Stąd pojęcie prądu przemiennego i główna różnica między nim a DC, która zawsze płynie w tym samym kierunku i ma stałą wartość. Jak wiadomo, kierunek prądu jest określony przez kierunek dodatnio naładowanych cząstek w obwodzie. Tak więc, w obwodzie prądu przemiennego, naładowane cząstki po pewnym czasie zmieniają kierunek ich ruchu na przeciwny.
