Na samom početku dajmo kratku definiciju električne struje. Električna struja je uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica. Current je kretanje elektrona u provodniku, voltaža- to je ono što ih (elektrone) pokreće.

Pogledajmo sada koncepte kao što su jednosmjerna i naizmjenična struja i identificiramo njihove fundamentalne razlike.

Razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje

Glavna karakteristika konstantnog napona je da je konstantan i po veličini i po predznaku. Jednosmjerna struja cijelo vrijeme „teče“ u jednom smjeru. Na primjer, duž metalnih žica od pozitivnog terminala izvora napona do negativnog terminala (u elektrolitima ga stvaraju pozitivni i negativni joni). Sami elektroni se kreću od minusa do plusa, ali su se čak i prije otkrića elektrona složili da pretpostave da struja teče od plusa do minusa i da se i dalje pridržavaju ovog pravila u proračunima.

Kako se naizmjenična struja (napon) razlikuje od jednosmjerne struje? Iz samog imena proizilazi da se mijenja. Ali – kako tačno? Naizmjenična struja mijenja tokom određenog perioda i svoju veličinu i smjer kretanja elektrona. U našim kućnim utičnicama to je struja sa sinusoidnim (harmoničkim) oscilacijama frekvencije od 50 herca (50 oscilacija u sekundi).

Ako razmotrimo zatvoreni krug na primjeru sijalice, dobijamo sljedeće:

• sa konstantnom strujom, elektroni će uvijek teći kroz sijalicu u jednom smjeru od (-) minus do (+) plus
• sa naizmeničnim, smer kretanja elektrona će se menjati u zavisnosti od frekvencije generatora. tj. ako je u našoj mreži frekvencija naizmjenične struje 50 herca (Hz), tada će se smjer kretanja elektrona promijeniti 100 puta u 1 sekundi. Dakle, + i - u našoj utičnici mijenjaju mjesta stotinu puta u sekundi u odnosu na nulu. Zbog toga možemo uključiti električni utikač u utičnicu naopako i sve će raditi.

Izmjenični napon u našoj kućnoj utičnici varira u skladu sa sinusoidnim zakonom. Šta to znači? Napon od nule raste na pozitivnu vrijednost amplitude (pozitivan maksimum), zatim se smanjuje na nulu i nastavlja dalje opadati - do negativne vrijednosti amplitude (negativan maksimum), zatim ponovo raste, prolazeći kroz nulu i vraća se na pozitivnu vrijednost amplitude.

Drugim riječima, s naizmjeničnom strujom njen naboj se stalno mijenja. To znači da je napon ili 100%, zatim 0%, pa opet 100%. Ispostavilo se da u sekundi elektroni mijenjaju smjer svog kretanja i polaritet 100 puta, iz pozitivnog u negativan (zapamtite da je njihova frekvencija 50 herca - 50 perioda ili oscilacija u sekundi?).

Prve električne mreže bile su jednosmjerne struje. Bilo je nekoliko problema povezanih s ovim, jedan od njih je bila složenost dizajna samog generatora. A alternator ima jednostavniji dizajn, pa je stoga jednostavan i jeftin za rad.

Činjenica je da se ista snaga može prenijeti visokim naponom i malom strujom, ili obrnuto: niskim naponom i velikom strujom. Što je struja veća, potreban je veći poprečni presjek žice, tj. žica bi trebala biti deblja. Za napon debljina žice nije bitna, sve dok su izolatori dobri. Naizmjeničnu struju (za razliku od istosmjerne) je jednostavno lakše pretvoriti.

I ovo je zgodno. Dakle, kroz žicu relativno malog poprečnog presjeka, elektrana može poslati petsto tisuća (a ponekad i do milion i pol) volti energije pri struji od 100 ampera, gotovo bez gubitaka. Tada će, na primjer, transformator u gradskoj trafostanici "uzeti" 500.000 volti pri struji od 10 ampera i "dati" 10.000 volti na 500 ampera gradskoj mreži. A okružne trafostanice već ovaj napon pretvaraju u 220/380 volti pri struji od oko 10.000 ampera, za potrebe stambenih i industrijskih područja grada.

Naravno, dijagram je pojednostavljen i odnosi se na cijeli skup podstanica u gradu, a ne na bilo koju posebno.

Personalni računar (PC) radi na sličnom principu, ali u suprotnom smeru. Pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu, a zatim pomoću , smanjuje njen napon na vrijednosti potrebne za rad svih komponenti u unutrašnjosti.

Krajem 19. vijeka, svjetska elektrifikacija je mogla krenuti drugim putem. Thomas Edison (za koga se vjeruje da je izumio jednu od prvih komercijalno uspješnih sijalica sa žarnom niti) aktivno je promovirao svoju ideju ​​​jednosmjerne struje. A da nije bilo istraživanja još jedne izvanredne osobe koja je dokazala efikasnost naizmjenične struje, onda bi sve moglo biti drugačije.

Genijalni Srbin Nikola Tesla (koji je neko vreme radio za Edisona) prvi je dizajnirao i napravio polifazni generator naizmenične struje, dokazavši njegovu efikasnost i superiornost nad sličnim razvojima koji su radili sa stalnim izvorom energije.

Pogledajmo sada "staništa" jednosmerne i naizmjenične struje. Trajni se, na primjer, nalazi u našoj telefonskoj bateriji ili baterijama. Punjači pretvaraju izmjeničnu struju iz mreže u jednosmjernu i u tom obliku završava na mjestima gdje je pohranjena (baterije).

Izvori istosmjernog napona su:

1. obične baterije koje se koriste u raznim uređajima (baterije, plejeri, satovi, testeri itd.)
2. razne baterije (alkalne, kisele, itd.)
3. DC generatori
4. drugi posebni uređaji, na primjer: ispravljači, pretvarači
5. hitni izvori energije (rasvjeta)

Na primjer, gradski električni transport radi na jednosmjernoj struji napona od 600 volti (tramvaji, trolejbusi). Za metro je veći - 750-825 volti.

Izvori izmjeničnog napona:

1. generatori
2. razni pretvarači (transformatori)
3. kućne električne mreže (kućne utičnice)

Razgovarali smo o tome kako i čime mjeriti jednosmjerni i naizmjenični napon, a na kraju (svima koji su pročitali članak do kraja) želim ispričati kratku priču. Moj šef mi je to izgovorio, a ja ću to prepričati iz njegovih riječi. Zaista odgovara našoj današnjoj temi!

Jednom je s našim direktorima otišao na službeni put u susjedni grad. Tamo uspostavite prijateljske odnose sa informaticima :) A odmah pored autoputa je tako divno mjesto: izvor sa čistom vodom. Svi staju blizu njega i uzimaju vodu. Ovo je, na neki način, već tradicija.

Lokalne vlasti, odlučivši da ovo mesto unaprede, sve su uradile najnovijom tehnologijom: iskopali su veliku pravougaonu rupu tačno ispod izvora, obložili je svetlim pločicama, postavili preliv, LED rasvetu i ispostavilo se da je bazen. Dalje više! Sam izvor je bio „upakovan“ u šarene granitne krhotine, dobio je plemeniti oblik, ikona iznad otvora bila je ugrađena ispod stakla - čini se sveto mesto!

I završni dodir - instalirali smo vodovod na bazi fotoćelije. Ispostavilo se da je bazen uvijek pun i da u njemu "kvrgne", ali da biste vodu izvukli direktno iz izvora, potrebno je da ruke sa posudom dovedete do fotoćelije i odatle ona "teče" :)

Moram reći da je naš šef na putu do izvora rekao jednom od direktora kako je super: nove tehnologije, Wi-Fi, fotoćelije, skeniranje mrežnice itd. Reditelj je bio klasični tehnofob, pa je imao suprotno mišljenje. I tako, dovezu se do izvora, stave ruke gdje treba, ali voda ne teče!

Oni rade to i to, ali rezultat je nula! Ispostavilo se da glupo nema napona u električnoj mreži koja je hranila ovaj šejtanski sistem :) Direktor je bio "na konju"! Napravio sam nekoliko "kontrolnih" fraza o svim ovim n...x tehnologijama, istim n...x elementima, svim mašinama općenito i ovoj konkretnoj. Uzeo sam kanister pravo iz bazena i otišao do auta!

Tako ispada da možemo sve postaviti, "podići" sofisticirani server, pružiti najbolju i najpopularniju uslugu, ali, svejedno, najvažnija osoba je čika Vasja električar u prošivenoj jakni, koji jednim pokretom od ruke mogu organizovati kompletno preskocenu svu ovu tehnicku snagu i gracioznost :)

Zato zapamtite: glavna stvar je visokokvalitetno napajanje. Dobro (besprekidno napajanje) i stabilan napon u utičnicama, a sve ostalo slijedi :)

To je sve za danas i do narednih članaka. Čuvaj se! Ispod je kratak video na temu članka.

Svaki kompetentni inženjer bi trebao biti u stanju bez oklijevanja odgovoriti koja je struja u utičnici - konstantna ili naizmjenična. Fizici se na tehničkim fakultetima posvećuje posebna pažnja! Ali većina običnih građana može živjeti cijeli život i to ne znati. I apsolutno uzalud! U našem vremenu postoji neophodan minimum znanja koje svaka moderna obrazovana osoba treba da ima. Koja je vrsta struje u utičnici treba znati baš kao i tablica množenja.

Vrste električne struje u svakodnevnom životu

Da biste u potpunosti razumjeli sliku, dat ću malo teorije, što će biti vrlo korisno znati. Električna struja je usmjereno kretanje električnih naboja. Može se dogoditi u zatvorenom električnom kolu. Oni su:

D.C ili DC - istosmjerna struja. Međunarodna oznaka (-).
Jednosmjerna struja teče u jednom smjeru, a njena veličina neznatno varira s vremenom. Upečatljiv primjer koji možete pronaći kod kuće ili u stanu je struja iz električnih baterija ili akumulatora.

Izmjenična struja. oznaka ili AC - Izmjenična struja. Međunarodna oznaka (~).
Naizmjenična struja se povremeno mijenja po veličini i smjeru. Jedan period promjene u sekundi je Hertz. U skladu s tim, frekvencija naizmjenične struje je broj ciklusa u sekundi. U Rusiji i Evropi koristi se frekvencija od 50 Hz, u SAD-u je 60 Hz. Naizmjenična struja se koristi za rad različitih električnih uređaja.

Kolika je struja u kućnim utičnicama

Pošto smo razumjeli teoriju, prijeđimo direktno na odgovor na pitanje - koja je struja u utičnici - naizmjenična ili izravna? Mislim da ste već i sami pogodili - naravno, naizmjenična struja. Radni napon u mreži je 220-240 Volti. Snaga naizmjenične struje u običnim stanovima je ograničena na 16 A (Ampera), ali u nekim slučajevima može doseći i do 25 A. Što se tiče struje, standardno ograničenje je 3,5 kW.

Za snažniju električnu opremu koriste se trofazne mreže napona od 380 volti i struje do 32A.

Konstantno i varijabilno To

Koja je razlika između jednosmjerne struje iz varijable

U prethodnom članku, šta je električna struja naučili ste kako se uređeno kretanje elektrona događa u zatvorenom kolu. Sada ću vam reći kakva je električna struja. Električna struja može biti jednosmjerna ili naizmjenična. Po čemu se naizmjenična struja razlikuje od jednosmjerne struje? Karakteristike jednosmjerne struje.

D.C

Direktna struja ili DC na engleskom znači električna struja koja ne mijenja smjer ni u jednom vremenskom periodu i uvijek se kreće od plusa do minusa. Na dijagramu je označeno kao plus (+) i minus (-); na tijelu uređaja koji radi na jednosmjernu struju, oznaka se primjenjuje u obliku jedne (-) ili (=) trake. Važna karakteristika jednosmerne električne struje je mogućnost njene akumulacije, tj. nagomilavanje u baterijama ili dobijanje usled hemijske reakcije u baterijama. Mnogi moderni prijenosni električni uređaji rade pomoću akumuliranog jednosmjernog električnog naboja, koji se nalazi u baterijama tih istih uređaja.

Izmjenična struja

(izmjenična struja) ili AC Engleska skraćenica koja označava struju koja mijenja svoj smjer i jačinu tokom određenog vremenskog perioda. Na električnim krugovima i kućištima električnih uređaja koji rade na naizmjeničnu struju, simbol naizmjenične struje označen je kao segment sinusnog vala "~". Govoreći o naizmjeničnoj struji jednostavnim riječima, onda možemo reći da ako je sijalica spojena na mrežu naizmjenične struje, plus i minus na njenim kontaktima će promijeniti mjesta s određenom frekvencijom ili će inače struja promijeniti svoj smjer iz naprijed u obrnuto. Na slici, suprotan smjer je površina grafikona ispod nule.

Sada da shvatimo koja je frekvencija. Frekvencija je vremenski period tokom kojeg struja izvrši jednu potpunu oscilaciju; broj potpunih oscilacija u 1 s naziva se frekvencija struje i označava se slovom f. Frekvencija se mjeri u hercima (Hz). U industriji i svakodnevnom životu većina zemalja koristi naizmjeničnu struju frekvencije od 50 Hz.Ova vrijednost pokazuje broj promjena smjera struje u jednoj sekundi do suprotnog i povratka u prvobitno stanje. Drugim riječima, u električnoj utičnici, koja je u svakom domu i gdje uključujemo pegle i usisivače, plus i minus na desnom i lijevom terminalu utičnice mijenjat će mjesta frekvencijom od 50 puta u sekundi - ovo je frekvencija naizmjenične struje. Zašto nam je potrebna tako "promjenjiva" naizmjenična struja, zašto ne bismo koristili samo jednosmjernu struju? Ovo se radi kako bi se pomoću transformatora mogao dobiti potreban napon u bilo kojoj količini bez značajnijih gubitaka. Korištenje naizmjenične struje omogućava prijenos električne energije u industrijskim razmjerima na velike udaljenosti uz minimalne gubitke.

Napon koji napajaju moćni generatori elektrana je oko 330.000-220.000 Volti. Takav napon se ne može isporučiti u kuće i stanove, vrlo je opasan i tehnički težak. Stoga se naizmjenična električna struja iz elektrana dovodi do električnih trafostanica, gdje dolazi do transformacije sa visokog na niži napon koji koristimo.

Pretvaranje AC u DC

Od naizmjenične struje možete dobiti istosmjernu struju; da biste to učinili, dovoljno je spojiti mrežu naizmjenične struje na diodni most ili, kako se još naziva, "ispravljač". Iz naziva "ispravljač" savršeno je jasno što diodni most radi; on ispravlja sinusoidu naizmjenične struje u pravu liniju, tjerajući tako elektrone da se kreću u jednom smjeru.

šta je dioda I kako radi diodni most?, možete saznati u mojim sljedećim člancima.

I . Prije nego što detaljno ispitamo ove pojmove, trebamo zapamtiti da se koncept električne struje sastoji u uređenom kretanju čestica koje imaju električni naboj. Ako se elektroni stalno kreću u jednom smjeru, struja se naziva konstantnom. Ali kada se elektroni u jednom trenutku kreću u jednom smjeru, a u drugom trenutku u drugom smjeru, onda je to uređeno kretanje nabijenih čestica koje se kreću bez zaustavljanja. ova struja se naziva naizmjenična. Značajna razlika između njih je u tome što su konstantne vrijednosti “+” i “-” uvijek na jednom određenom mjestu.

Šta je konstantni napon

Primjer konstantnog napona je obična baterija. Na tijelu bilo koje baterije nalaze se simboli "+" i "-". To sugerira da pri konstantnoj struji ove vrijednosti imaju konstantnu lokaciju. Za varijablu, naprotiv, vrijednosti “+” i “-” se mijenjaju u određenim kratkim intervalima. Stoga se oznaka za jednosmjernu struju koristi u obliku jedne prave linije, a oznaka za naizmjeničnu struju koristi se u obliku jedne valovite linije.

Razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje

Većina uređaja koji koriste istosmjernu struju ne dopuštaju miješanje kontakata prilikom povezivanja izvora napajanja, jer u tom slučaju uređaj može jednostavno otkazati. Sa varijablom se to neće dogoditi. Ako utikač umetnete u utičnicu sa bilo koje strane, uređaj će i dalje raditi. Osim toga, postoji takva stvar kao što je frekvencija naizmjenične struje. Pokazuje koliko se puta tokom sekunde „minus“ i „plus“ zamenjuju. Na primjer, frekvencija od 50 herca znači da se polaritet napona mijenja 50 puta u sekundi.

Prikazani grafikoni pokazuju promjenu napona u različitim vremenskim trenucima. Grafikon na lijevoj strani prikazuje, na primjer, napon na kontaktima sijalice baterijske lampe. U vremenskom periodu od “0” do tačke “a” nema nikakvog napona, pošto je baterijska lampa isključena. U vremenskoj tački "a" pojavljuje se napon U1, koji se ne mijenja u vremenskom intervalu "a" - "b" kada se lampa uključi. Kada se lampa isključi u trenutku “b” napon ponovo postaje nula.

Na grafikonu naizmjeničnog napona možete jasno vidjeti da napon u različitim točkama ili raste do maksimuma, zatim postaje jednak nuli ili pada na minimum. Ovo kretanje se odvija ravnomjerno, u pravilnim intervalima, i ponavlja se sve dok se svjetla ne ugase.

Nemoguće je zamisliti dom modernog čovjeka bez električnih utičnica. I stoga, mnogi žele znati više o sili koja civilizaciji donosi toplinu i svjetlost, čineći da svi naši električni uređaji rade. I počinju pitanjem: kolika je struja u našoj utičnici, direktna ili naizmjenična? I koji je bolji? Da bismo odgovorili na pitanje koja je struja u utičnici i šta određuje ovaj izbor, otkrijmo po čemu se razlikuju.

Izvori istosmjernog napona

Svi eksperimenti koje su naučnici provodili sa električnom strujom počeli su s njim. Prvi, još primitivni, izvori električne energije, slični modernim baterijama, bili su sposobni da isporučuju jednosmernu struju.

Njegova glavna karakteristika je konstantna vrijednost struje u bilo kojem trenutku. Izvori, pored galvanskih ćelija, su specijalni generatori i baterije. Snažan izvor konstantnog napona je atmosferski elektricitet - pražnjenja groma.

Izvori izmjeničnog napona

Za razliku od istosmjernog napona, veličina naizmjeničnog napona se mijenja tokom vremena prema sinusoidnom zakonu. Za njega postoji koncept perioda - vremena tokom kojeg se javlja jedna potpuna oscilacija, i frekvencije - recipročne vrijednosti perioda.

U ruskim električnim mrežama prihvaćena frekvencija naizmjenične struje je 50 Hz. Ali u nekim zemljama ova vrijednost je 60 Hz. Ovo se mora uzeti u obzir pri kupovini kućnih električnih uređaja i industrijske opreme, iako većina u oba slučaja radi dobro. Ali bolje je da se u to uvjerite čitajući upute za uporabu.

Prednosti AC

Naše utičnice imaju naizmjeničnu struju. Ali zašto baš ovo, zašto je bolje od trajnog?

Činjenica je da se samo veličina naizmjeničnog napona može promijeniti pomoću pretvarača - transformatora. I ovo morate učiniti mnogo puta.

Termoelektrane, hidroelektrane i nuklearne elektrane nalaze se daleko od potrošača. Postoji potreba za prijenosom velikih snaga na udaljenosti od stotina i hiljada kilometara. Žice dalekovoda imaju nizak otpor, ali je i dalje prisutan. Stoga struja koja prolazi kroz njih zagrijava vodiče. Štaviše, zbog razlike potencijala na početku i na kraju voda do potrošača stiže manji napon nego što je bio u elektrani.

Možete se boriti protiv ovog fenomena smanjenjem otpora žica ili smanjenjem trenutne vrijednosti. Smanjenje otpora moguće je samo povećanjem poprečnog presjeka žica, a to je skupo i ponekad tehnički nemoguće.

Ali možete smanjiti struju povećanjem mrežnog napona. Zatim, kada se prenosi ista snaga, manje struje će teći kroz žice. Smanjite gubitke na grijanje žica.

Tehnički to izgleda ovako. Iz generatora naizmjenične struje elektrane napon se dovodi do pojačanog transformatora. Na primjer, 6/110 kV. Dalje duž dalekovoda 110 kV (skraćeno 110 kV dalekovoda), električna energija se šalje do sljedeće distributivne trafostanice.

Ako je ova trafostanica namijenjena za napajanje grupe naselja u okolini, tada se napon smanjuje na 10 kV. Ako je potrebno poslati značajan dio primljene snage na energetski intenzivan potrošač (na primjer, mlin ili postrojenje), mogu se koristiti vodovi od 35 kV. U čvornim trafostanicama tronamotni transformatori se koriste za podjelu napona između potrošača koji se nalaze na različitim udaljenostima i troše različite snage. U našem primjeru to je 110/35/6 kV.

Sada napon primljen u seoskoj trafostanici prolazi kroz novu transformaciju. Njegova vrijednost treba biti prihvatljiva za potrošača. U tu svrhu struja prolazi kroz transformator 10/0,4 kV. Napon između faze i neutralne linije koja ide do potrošača postaje jednak 220 V. Dopire do naših utičnica.

Mislite li da je to sve? br. Za poluprovodničku tehnologiju, koja je punjenje naših televizora, kompjutera i muzičkih centara, ova vrijednost nije prikladna. Unutar njih je 220 V svedeno na još manju vrijednost. I pretvara se u jednosmernu struju.

Ovo je metamorfoza: bolje je prenositi naizmjeničnu struju na velike udaljenosti, ali nam je uglavnom potrebna jednosmjerna struja.

Još jedna prednost naizmjenične struje: lakše je ugasiti električni luk koji se neizbježno javlja između otvorenih kontakata sklopnih uređaja. Napon napajanja se mijenja i periodično prolazi kroz nultu poziciju. U ovom trenutku, luk se gasi sam od sebe ako su ispunjeni određeni uslovi. Za konstantan napon bit će potrebna ozbiljnija zaštita od izgorjelih kontakata. Ali kod kratkih spojeva na istosmjernoj struji, oštećenje električne opreme od djelovanja električnog luka je ozbiljnije i destruktivnije nego na izmjeničnu struju.

Prednosti DC

Energija iz izvora izmjeničnog napona ne može se pohraniti. Može se koristiti za punjenje baterije, ali će proizvoditi samo jednosmjernu struju. Šta se dešava ako iz nekog razloga stane generator u elektrani ili se pokvari dalekovod u selu? Njegovi stanovnici će morati da koriste baterijske lampe kako ne bi ostali u mraku.

Ali elektrane imaju i izvore konstantnog napona - moćne baterije. Uostalom, da bi se pokrenula oprema zaustavljena zbog nesreće, potrebna je struja. Mehanizmi, bez kojih je nemoguće pokrenuti opremu elektrane, imaju elektromotore napajane iz izvora jednosmjernog napona. Kao i svi uređaji za zaštitu, automatizaciju i kontrolu.

Na stalnom naponu radi i elektrificirani transport: tramvaji, trolejbusi, metro. DC elektromotori imaju veći obrtni moment pri malim brzinama rotacije, što je neophodno za uspješno pokretanje električnog voza. A regulaciju brzine motora, a time i brzine kretanja vlaka, lakše je provesti korištenjem istosmjerne struje.