Постоянный и переменный электрический ток.
Постоянный ток - это электрический ток, который не изменяет своего направления и величины с течением времени.
Переменный ток - это электрический ток, который с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину, так и направление. Причем данные изменения повторяются через определенные промежутки времени - то есть они периодичны.
Постоянный ток | Переменный ток |
| |
Поток электронов идёт строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. | Поток электронов постоянно колеблется с определённой частотой (50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию). |
| |
Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключить два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечёт. | Поток электронов двигается как угодно, в любом направлении, он просто меняет направление движения. Отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность. |
Основные параметры |
Сила тока. Силой тока называется количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени. Обозначается I, измеряется в А (ампер). | Период. Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Обозначается Т, измеряется в секундах. |
Напряжение. Разность потенциалов между двумя точками электрического поля называется напряжением. Измеряется в вольтах (В) и обозначается буквой U. | Частота. Число полных периодов, совершаемых током в одну секунду, называется частотой переменного тока. Измеряется в Герцах (Гц). Обозначается f. |
Сопротивление. Свойство проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением, или сопротивлением. Обозначается R или r, за единицу сопротивления принят Ом, обозначается Ом. | Амплитуда. Максимальное значение переменного тока за период называется его амплитудой, или амплитудным значением тока. |
Электродвижущая сила (ЭДС). Работа, совершаемая источником электрической энергии при перемещении единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, называется ЭДС источника. Измеряется в вольтах (В). | Мгновенное значение тока. Значение переменного тока, соответствующее любому избранному моменту времени, называется его мгновенным значением. |
Отличие постоянного тока от переменного:
При переменном токе изменяется направленность и интенсивность электронного потока, при постоянном – она неизменна;
Частота постоянного тока не может существовать. Это понятие применимо только для переменного тока;
Полюсы (плюс и минус) всегда одинаковы в электроцепи постоянного тока.
В электрической цепи переменного тока положительные и отрицательные полюса меняются с периодическими интервалами;
При передаче переменного тока напряжение легко преобразуется и транспортируется с приемлемым уровнем потерь;
Сильнее воздействует на центральную нервную систему, а значит и на организм человека, ток частоты 50-60 Гц. Под действием тока происходит сильное сокращение мышц, что удерживает человека в контакте с частями, находящимися под напряжением. В результате воздействия переменного тока возникает фибрилляция сердца (сердце сокращается с частотой сети). Постоянный ток менее опасен, чем переменный.
В истории произошло событие под названием «Война токов». Эта «война» произошла между двумя гениальными изобретателями – Томасом Эдисоном и Николой Тесла. Первый поддерживал и активно продвигал постоянный электрический ток, а второй переменный. «Война» закончилась победой Николы Тесла в 2007 году, когда Нью-Йорк окончательно перешел на переменный ток.
Источники постоянного тока:
обычные батарейки, применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.);
различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.);
генераторы постоянного тока
другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
аварийные источники энергии (освещение)
Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше — 750-825 Вольт.
Источники переменного тока:
генераторы
различные преобразователи (трансформаторы)
бытовые электросети (домашние розетки).
Различают переменный синусоидальный и несинусоидальный токи.
Синусоидальным называется ток, изменяющийся по закону синуса.
Несинусоидальные токи изменяются по другим более сложным законам.
К несинусоидальным относятся импульсный и пульсирующий токи.
В технике наибольшее распространение получил синусоидальный ток.
Рисунок. Графическое изображение синусоидального переменного тока.
Наибольшее применение на практике получили: однофазный и трёхфазный переменный токи. Трёхфазный переменный ток представляет собой определённое сочетание трёх обычных однофазных токов.
Соединение фаз трёхфазного тока:
по схеме «Зведа»;
по схеме «Треугольник».
Соединение фаз звездой.
Соединение фаз, при котором концы их соединяются в одну точку, называется соединением «звездой». Общая точка называется нулевой точкой или нейтралью.
Рисунок. Соединение «Звезда».
Соединительные провода называются линейными, т. к. они составляют линию для передачи энергии от источника к потребителям.
Провод, присоединённый к нулевой точке, называется нулевым проводом.
Напряжения между каждым линейным и нулевым проводом называются фазными напряжениями и обозначаются Uа, Uв, Uс, Uф.
Напряжения между линейными проводами называются линейными напряжениями и обозначаются Uав, Uвс, Uас, Uл.
Значение линейного напряжения при соединении звездой в 1,73 раза больше значения фазного напряжения. ГОСТ устанавливает ряд линейных и фазных напряжений: Uл=220В Uф=127В
Uл=380В Uф=220В
Uл=660В Uф=380В
Токи при соединении звездой в каждой фазе равны линейным и равны между собой: Iл = Iф.
Соединение фаз треугольником.
Соединение фаз, при котором конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй – с началом третьей и конец третьей фазы соединяется с началом первой.
Рисунок. Соединение «Треугольник».
При соединении треугольником фазные напряжения равны линейным: Uф = Uл, а линейные токи больше фазных в 1,73 раза: Iл = 1,73 Iф.
Соединение треугольником применяется для включения трёхфазных электродвигателей, трансформаторов и других потребителей. При этом необходимо учитывать, что каждая фаза потребителя будет находиться под линейным напряжением.
Соединение звездой применяется в генераторах. Это обеспечивает лучший режим его работы.