Постоянный и переменный ток — в чем разница для чайников, обозначение простыми словами, какой ток опаснее

Сегодняшняя жизнь немыслима без электричества, которое прочно вошло в повседневность. Но говоря о постоянном и переменном токе, далеко не все четко представляют себе их различия.

Многие не задумываются над тем, какой ток в розетке, а ведь знать это необходимо, чтобы правильно подключать различные устройства. Для надежной работы ряда приборов потребуется установка дополнительного оборудования.

Содержание

Исторические факты

Упоминания об электричестве как физическом явлении встречаются еще в античные времена. Древнегреческие ученые Аристотель и Фалес проявляли интерес к свойствам природного электричества.

Однако важные открытия в изучении электроэнергии были сделаны значительно позднее, в 17 веке, что подготовило почву для дальнейших важных исследований. В 1831 году Фарадей открыл электрический ток и создал генератор, что глобальным образом изменило вектор и темпы технического прогресса.

На переменный ток впервые обратил внимание талантливый американский изобретатель, ученый и инженер сербского происхождения Никола Тесла. О переменном токе было известно и до него, но только Тесла смог рассмотреть его скрытые возможности.

Широкую известность приобрела «война токов», противостояние Теслы и его столь же великого коллеги Эдисона, отстаивавшего приоритет постоянного тока. Конфронтация последователей оппонентов закончилась лишь после перехода Нью-Йорка на переменный ток в 2007 году.

Определение

Ток представляет физический процесс целенаправленного передвижения в проводящей среде несущих заряд частичек.

В металлах, газах это отрицательно заряженные электроны, в электролитной среде эту функцию выполняют по-разному заряженные ионы (анионы либо катионы).

Характеристики

Электрический ток характеризуют главные параметры:

  • Сила тока (единица измерения ампер);
  • Мощность (измеряется в ваттах);
  • Частота (характеризует переменный ток, измеряется в герцах).

Виды электротока

Постоянный ток

О нем идет речь, когда перемещение зарядов постоянно имеет одинаковое направление, от источника к потребителю, а их полярность неизменна.

Используется при отсутствии необходимости передавать энергию на далекое расстояние. Линии данного типа устанавливаются также на участках с высокоточным оборудованием.

Переменный ток

При смене полярности с плюса на минус и обратным путем меняется направление потока частиц. Его частота определяется числом изменений направления тока за отрезок времени.

К примеру, частота тока равна 50 герц. Это означает, что он меняет направление в течение секунды 50 раз.

Источники тока

Под источником понимают устройство, которое создает в сети поток электричества. Источники любого тока бывают:

  • Первичные: преобразовывают любую энергию в электрическую.
  • Вторичные: не генерируют электроэнергию, а трансформируют ее.

Классическим примером первичного источника переменного тока является генератор.

Источники подразделяются на:

  • Механические;
  • Световые;
  • Тепловые;
  • Химические.

Механические

Механическую энергию источники превращают в электрическую. Так функционируют генераторы, которые вырабатывают переменный ток за счет вращения магнита вокруг катушки двигателя.

Световые

Энергию фотонов источники такого типа преобразуют в электроэнергию, что обеспечивается свойством полупроводников при действии света продуцировать напряжение. На данном принципе построена работа солнечных батарей.

Тепловые

Источники превращают энергию тепла в электричество за счет температурной разницы двух пар контактирующих проводников. В таких устройствах сила тока зависит от амплитуды температур. Чем она шире, тем больше сила тока. Тепловые источники используются в геотермальных станциях.

Химические

Источники производят электричество за счет химических реакций. Примером таких устройств являются гальванические батареи и аккумуляторы, которые устанавливаются в автомобилях, являющиеся источниками постоянного тока.

Трансформаторы

Генерация и транспортировка переменного тока гораздо легче и выгоднее. На пути к конечному потребителю электричество подвергается неоднократным трансформациям с повышением и понижением напряжения. Для этого существуют специальные установки.

Трансформатор накапливает переменный ток и повышает его силу в несколько раз. Старые трансформаторы были очень громоздкими, но современные компактны и способны располагаться даже на линиях электропередач.

Преобразование переменного тока в постоянный

Выпрямители

Потребность в преобразовании переменного тока в постоянный встречается довольно часто. Постоянный ток можно получить из переменного с помощью диодного моста, так называемого «выпрямителя».

Его основой является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После него ток уже не может изменить вектор, однако появляются пульсации, которые устраняются с помощью конденсаторов или других фильтров.

Выпрямители бывают:

  • Механические;
  • Электровакуумные;
  • Полупроводниковые.

Примером являются блоки питания и зарядные устройства, сварочные аппараты постоянного тока, выпрямители электросиловых установок в транспорте.

Инверторы

Для превращения постоянного тока в переменный используются инверторы. Примерами могут служить бесперебойные блоки, инверторы в автомобилях, солнечных электростанциях. Виды подобных аппаратов:

  • Инверторы с электродвигателями;
  • Релейные;
  • Электронные.

Преимущества постоянного тока

Постоянный ток используется в автономных устройствах, например, во всевозможных бортовых системах, средствах связи, микросхемах, то есть всюду, где жизненно важно минимизировать помехи и пульсации или даже исключить их.

Широко используется постоянный ток в медицине, например, для введения в организм лекарств путем электрофореза, в научных исследованиях для разделения белковых фракций.

В электромобилях установлены двигатели, работающие от постоянного тока, поскольку для изменения скорости их достаточно будет изменить лишь напряжение питания. В случае с переменным током для этого потребуется изменить частоту питающей электросети, для чего необходимо сложное оборудование.

Питание электронных схем, гальванического оборудования также происходит за счет постоянного тока. Немаловажным является вопрос безопасности. Постоянное напряжение намного безопаснее для людей, чем переменное.

Плюсы переменного тока

Переменный ток используется, когда необходимо передавать ток на значительные расстояния. Так, жилой фонд, транспортные объекты и инфраструктура отдалены от электростанций, поэтому в них используется переменный ток.

Сети переменного тока питают производства, бытовые электроприборы, локомотивы. Двигатели переменного тока дешевле, а их конструкция проще.

Поддерживать необходимый уровень напряжения в сетях переменного тока значительно легче и выгоднее. Наиболее целесообразно получать переменный ток при помощи трехфазного генератора.

Обозначения

Для постоянного тока

Зачастую крайне важно понимать, какой ток циркулирует в оборудовании. Подключение устройства, которое работает на постоянном токе, в сеть с переменным током вызовет ряд опасных последствий: повреждение, возгорание, даже поражение электротоком. Поэтому используется специальная маркировка буквами DC.

Изоляция в системах для положительного провода окрашена в красный, а для отрицательного в синий или черный цвета.

Также для приборов, функционирующих на постоянном токе, существуют обозначения в виде 1-2 сплошных черт или сплошной с пунктирной чертой под ней.

Для переменного тока

Переменный ток обозначается волнистой линией или аббревиатурой AC. Также можно встретить две линии, сплошную и волнистую. Цветовые обозначения будут следующими. Для фазы используются коричневый или черный, заземление обозначается желто-зеленым, а ноль синим.

Какой ток используют чаще

Сейчас переменный ток применяется гораздо шире. Основной причиной является возможность передачи на любые расстояния при минимизации потерь. Ведь чем больше расстояние между источником и потребителями, тем большим будет сопротивление проводов, в итоге возрастут потери на их нагревание.

С целью достижения максимума мощности необходимо уменьшать сопротивление, утолщая проводник, или усиливать мощность.

В системах переменного тока возможно наращивать напряжение при минимальном диаметре проводов, что сокращает материальные затраты. В то же время для систем с постоянным током есть только два реальных способа увеличения напряжения.

Можно увеличить толщину проводов или строить множество мелких электростанций. Ни один из этих способов не является приемлемым ввиду своей дороговизны.

Напряжение переменного тока можно эффективно наращивать от минимальных до максимальных значений при помощи трансформаторов. Трехфазные системы позволяют поднять эффективность. Двигатели в сетях переменного тока намного компактнее, дешевле и проще в эксплуатации, чем двигатели постоянного тока.

Можно констатировать, что для конкретных целей существует необходимость в разных видах напряжения. Применение переменного тока целесообразно для передачи электроэнергии на расстояния в крупных сетях. Для корректной работы автономных и высокоточных электронных устройств следует предпочесть постоянный ток.

Фото схем постоянного и переменного тока

 

Автор статьи:
Добавить комментарий