Konstantna električna struja je kretanje nabijenih čestica u određenom smjeru. Odnosno, njegov napon ili sila (koje karakterišu veličine) imaju isto značenje i pravac. Po tome se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje. Ali pogledajmo sve redom.
Istorija nastanka i "rata struja"
Jednosmjerna struja se nekada zvala galvanska zbog činjenice da je otkrivena kao rezultat galvanske reakcije. pokušao da ga prenese preko električnih dalekovoda. U to vrijeme došlo je do ozbiljnih sporova između naučnika po ovom pitanju. Čak su dobili i naziv "rat struja". Odlučeno je pitanje izbora kao glavne, varijabilne ili konstantne. "Borba" je dobijena alternativnim oblikom, budući da trajni trpi značajne gubitke, prenoseći se na daljinu. Ali transformacija naizmjeničnog oblika nije teška, po tome se istosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje. Stoga je potonje lako prenijeti čak i na velike udaljenosti.
Izvori jednosmerne električne struje
Baterije ili drugi uređaji mogu poslužiti kao izvor, gdje nastaje kemijskom reakcijom.
To su generatori, gdje se dobije kao rezultat, a nakon toga se otklanja o trošku kolektora.
Aplikacija
U raznim uređajima, jednosmjerna struja se često koristi. Na primjer, mnogi kućanski aparati, punjači i automobilski generatori rade s njim. Svaki prijenosni aparat napaja se izvorom koji stvara trajni pogled.
Komercijalno se koristi u motorima i baterijama. A u nekim zemljama su opremljeni visokonaponskim dalekovodima.
U medicini se zdravstveni postupci provode korištenjem jednosmjerne električne struje.
Na željeznici (za transport) koriste se i varijabilni i stalni tipovi.
Izmjenična struja
Međutim, najčešće se koristi. Ovdje je prosječna vrijednost sile i napona za određeni period jednaka nuli. Po veličini i smjeru, stalno se mijenja, iu jednakim vremenskim intervalima.
Za indukciju naizmjenične struje koriste se generatori u kojima se to događa tokom elektromagnetne indukcije. To se radi uz pomoć magneta koji rotira u cilindru (rotoru) i statora napravljenog u obliku fiksnog jezgra sa namotom.
Naizmjenična struja se koristi u radiju, televiziji, telefoniji i mnogim drugim sistemima zbog činjenice da se njen napon i snaga mogu pretvoriti bez gubitka energije.
Široko se koristi u industriji, kao i za potrebe rasvjete.
Može biti jednofazna i višefazna.
Koja se mijenja prema sinusoidnom zakonu, jednofazna je. Mijenja se u određenom vremenskom periodu (periodu) po veličini i smjeru. AC frekvencija je broj ciklusa u sekundi.
U drugom slučaju, najraširenija je trofazna varijanta. Ovo je sistem od tri električna kola koja imaju istu frekvenciju i EMF, van faze za 120 stepeni. Koristi se za napajanje elektromotora, peći, rasvjetnih tijela.
Čovječanstvo duguje mnoga dostignuća u oblasti električne energije i njihovu praktičnu primjenu, kao i uticaj na visokofrekventnu naizmjeničnu struju, velikom naučniku Nikoli Tesli. Do sada nisu poznata sva njegova djela, prepuštena potomstvu.
Po čemu se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje i koji je njen put od izvora do potrošača?
Dakle, naizmjenična struja naziva se struja koja se može promijeniti u smjeru i veličini za određeno vrijeme. Parametri na koje se obraća pažnja su frekvencija i napon. U Rusiji, u kućnim električnim mrežama, naizmjenična struja se napaja naponom od 220 V i frekvencijom od 50 Hz. Frekvencija naizmjenične struje je broj promjena u smjeru čestica datog naboja u sekundi. Ispostavilo se da na 50 Hz mijenja smjer pedeset puta, po čemu se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične.
Njegov izvor su utičnice na koje su kućni aparati priključeni pod različitim naponima.
Naizmjenična struja počinje svoje kretanje iz elektrana, gdje se nalaze snažni generatori, odakle izlazi naponom od 220 do 330 kV. Zatim ide u koje se nalaze u blizini kuća, preduzeća i drugih objekata.
U trafostanici struja teče pod naponom od 10 kV. Tamo se pretvara u trofazni napon od 380 V. Ponekad s takvim indikatorom struja ide direktno na objekte (gdje je organizirana moćna proizvodnja). Ali u osnovi je smanjen na 220 V.
Transformacija
Jasno je da u utičnicama primamo naizmjeničnu struju. Ali često je električnim uređajima potreban stalan izgled. U tu svrhu koriste se posebni ispravljači. Proces se sastoji od sljedećih koraka:
- povezivanje mosta sa četiri diode potrebne snage;
- povezivanje filtera ili kondenzatora na izlaz iz mosta;
- povezivanje stabilizatora napona za smanjenje talasa.
Konverzija se može dogoditi i iz AC u DC, i obrnuto. Ali drugi slučaj će biti mnogo teže implementirati. Trebat će vam invertori, koji, između ostalog, nisu nimalo jeftini.
Uprkos činjenici da je struja čvrsto ušla u naš život, ogromna većina korisnika ovog civilizacijskog blagoslova nema ni površno razumijevanje šta je struja, a kamoli koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje, koja je razlika između njih i šta je uopšte struja.... Prvi koji je stradao od struje bio je Alessandro Volta, nakon čega je cijeli život posvetio ovoj temi. Hajde da obratimo pažnju na ovu temu kako bismo imali opštu predstavu o prirodi električne energije.
Odakle dolazi struja i zašto je drugačija?
Pokušaćemo da izbegnemo komplikovanu fiziku i koristićemo metodu analogija i pojednostavljenja da razmotrimo ovo pitanje. Ali prije toga, podsjetimo se stare anegdote o ispitu, kada je pošteni student izvukao listić „Šta je električna struja“.
Izvinite profesore, spremao sam se, ali sam zaboravio - odgovorio je pošteni student. - Kako si mogao! Profesor ga je ukorio, ti si jedina osoba na Zemlji koja je ovo znala! (sa)
Ovo je, naravno, šala, ali u tome ima ogromne količine istine. Stoga nećemo tražiti Nobelove lovorike, već samo shvatiti, naizmjenična struja i jednosmjerna struja, koja je razlika, a šta se smatra izvorima struje.
Kao osnovu uzet ćemo pretpostavku da struja nije kretanje čestica (iako kretanje nabijenih čestica prenosi i naboj, pa stoga stvara struje), već kretanje (prijenos) viška naboja u vodiču iz tačke velikog naboja (potencijala) do tačke nižeg naboja. Analogija je rezervoar, voda uvijek teži da zauzme jedan nivo (izjednačavanje potencijala). Ako otvorite rupu u brani, voda će početi teći nizbrdo, nastat će jednosmjerna struja. Što je rupa veća, to će više vode teći, struja će se povećati, kao i snaga i količina posla koju ova struja može izvršiti. Ako se ne kontroliše, voda će uništiti branu i odmah stvoriti poplavnu ravnicu sa ravnom površinom. Ovo je kratak spoj za izjednačavanje potencijala sa velikim oštećenjem.
Tako se u izvoru pojavljuje jednosmjerna struja (u pravilu, zbog kemijskih reakcija), u kojoj nastaje razlika potencijala u dvije točke. Kretanje naboja sa više vrijednosti "+" na nižu vrijednost "-" izjednačava potencijal dok traje kemijska reakcija. Rezultat punog izjednačujućeg potencijala, znamo - "baterija sela". Otuda i razumevanje zašto DC i AC napon se značajno razlikuju u stabilnosti karakteristika... Baterija (punjiva baterija) troši energiju, tako da će se DC napon vremenom smanjivati. Za održavanje na istom nivou koriste se dodatni pretvarači. U početku je čovječanstvu trebalo dosta vremena da odluči kako se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje za široku upotrebu, tzv. "Rat struja". Završilo se pobjedom naizmjenične struje, ne samo zato što je bilo manje gubitaka u prijenosu na daljinu, već se i generiranje jednosmjerne struje iz naizmjenične struje pokazalo lakšim. Očigledno, jednosmjerna struja dobivena na ovaj način (bez potrošnog izvora) ima mnogo stabilnije karakteristike. Zapravo, u ovom slučaju naizmjenični i jednosmjerni napon su kruto povezani, a vremenom zavise samo od proizvodnje energije i količine potrošnje.
Dakle, jednosmjerna struja po svojoj prirodi predstavlja pojavu neujednačenog naboja u volumenu (kemijska reakcija), koji se može preraspodijeliti pomoću žica, povezujući točku visokog i niskog naboja (potencijala).
Hajde da se zadržimo na ovoj definiciji kao opšte prihvaćenoj. Sve ostale istosmjerne struje (ne baterije i akumulatori) su izvedene iz izvora naizmjenične struje. Na primjer, na ovoj slici, plava valovita linija je naša jednosmjerna struja, kao rezultat konverzije naizmjenične struje. 
Obratite pažnju na komentare na slici, "veliki broj strujnih kola i kolektorskih ploča". Ako je pretvarač drugačiji, slika će biti drugačija. 
Ista struja plave linije je skoro konstantna, ali pulsirajuća, sjetimo se ove riječi. Ovdje je, inače, čista jednosmjerna struja crvena linija.
Odnos između magnetizma i elektriciteta
Sada da vidimo kako se naizmjenična struja razlikuje od istosmjerne struje, što ovisi o materijalu. Najvažnija stvar - stvaranje naizmjenične struje ne ovisi o reakcijama u materijalu... Radeći s galvanskom (jednosmjernom strujom), brzo je otkriveno da se provodnici međusobno privlače poput magneta. Posljedica je bila otkriće da magnetsko polje, pod određenim uvjetima, stvara električnu struju. To jest, pokazalo se da su magnetizam i elektricitet međusobno povezani fenomen s obrnutom transformacijom. Magnet može dati struju provodniku, a provodnik sa strujom može biti magnet. Ova slika prikazuje simulaciju eksperimenata Faradaya, koji je, zapravo, otkrio ovaj fenomen. 
Sada analogija za naizmjeničnu struju. Magnet će biti sila privlačenja, a generator struje će biti pješčani sat sa vodom. Na jednoj polovini sata ćemo napisati „gore“, a na drugoj „dole“. Okrećemo sat i vidimo kako voda teče "dole", kada sva voda poteče, okrećemo ga ponovo i naša voda teče "gore". Unatoč činjenici da imamo na raspolaganju struju, ona mijenja smjer dva puta po punom ciklusu. Znanstveno, to će izgledati ovako: frekvencija struje ovisi o frekvenciji rotacije generatora u magnetskom polju. Pod određenim uslovima dobijamo čistu sinusoidu, ili samo naizmeničnu struju različitih amplituda.
Opet! Ovo je vrlo važno za razumijevanje razlike između DC i AC. U obje analogije voda teče nizbrdo. Ali u slučaju istosmjerne struje, rezervoar će se prije ili kasnije isprazniti, a za naizmjeničnu struju sat će sipati vodu jako dugo, u zatvorenom je volumenu. Ali istovremeno, u oba slučaja, voda teče nizbrdo. Istina, u slučaju naizmjenične struje, pola vremena teče nizbrdo, ali gore. Drugim riječima, smjer kretanja naizmjenične struje je algebarska vrijednost, odnosno "+" i "-" se stalno mijenjaju, dok smjer kretanja struje ostaje nepromijenjen. Pokušajte razmisliti i razumjeti ovu razliku. Kako je moderno na netu reći: "Shvatio si ovo, sad znaš sve."
Šta je razlog za široku raznolikost struja
Ako shvatimo koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje, postavlja se prirodno pitanje - zašto ih ima toliko, struja? Izabrali bismo jednu struju kao standard i sve bi bilo isto.
Ali, kako se kaže, "nisu sve struje jednako korisne", uzgred, razmislimo koja je struja opasnija: jednosmjerna ili naizmjenična, ako grubo zamislimo ne prirodu struje, već njene karakteristike. Čovjek je kolodijum koji dobro provodi struju. Skup različitih elemenata u vodi (mi smo 70% voda, ako neko ne zna). Ako se na takav kolodij primijeni napon - električni udar, tada će čestice unutar nas početi prenositi naboj. Kako bi trebalo da bude od tačke visokog potencijala do tačke sa niskim potencijalom. Najopasnije je stajati na tlu, što je općenito tačka sa beskonačno nultim potencijalom. Drugim riječima, svu struju ćemo prenijeti na zemlju, odnosno razliku u naelektrisanju. Dakle, uz konstantan smjer kretanja naboja, proces izjednačavanja potencijala u našem tijelu odvija se nesmetano. Propuštamo vodu kroz sebe kao pijesak. I možemo bezbedno da "apsorbujemo" mnogo vode. Sa naizmjeničnom strujom slika je malo drugačija – sve naše čestice će tu i tamo „povući“. Pijesak neće moći mirno da prođe vodu, a cijela će biti uzburkana. Stoga je odgovor na pitanje koja je struja opasnija od konstantne ili naizmjenične odgovor nedvosmislen - naizmjenična. Za referencu, po život opasan prag od 300mA DC. Za naizmjeničnu struju, ove vrijednosti zavise od frekvencije i počinju od 35mA. Pri struji od 50 herca 100mA. Slažete se, razlika od 3-10 puta sama po sebi odgovara na pitanje: što je opasnije? Ali to nije glavni argument pri odabiru trenutnog standarda. Stavimo u red sve što se uzima u obzir pri odabiru vrste struje:
- Isporuka struje na velike udaljenosti... Gotovo sva jednosmjerna struja će biti izgubljena;
- Pretvorba u različita električna kola sa nedefinisanim nivoom potrošnje. Za jednosmjernu struju, problem je praktično nemoguće riješiti;
- Održavanje konstantnog napona za AC je dva reda veličine jeftinije nego za DC;
- Pretvaranje električne energije u mehaničku silu je mnogo jeftinije u AC motorima i mašinama. Takvi motori imaju svoje nedostatke i u nekim područjima ne mogu zamijeniti DC motore;
- Za masovnu upotrebu, dakle, jednosmjerna struja ima jednu prednost - sigurnija je za ljude.
Otuda i razuman kompromis koji je čovječanstvo odabralo. Ne samo neka vrsta struje, već čitav niz dostupnih transformacija od proizvodnje, isporuke do potrošača, distribucije i upotrebe. Nećemo ih sve navesti, ali smatramo glavni odgovor na pitanje članka, "kako se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje" jednom riječju - karakteristike. Ovo je vjerovatno najtačniji odgovor za bilo koju kućnu svrhu. A da bismo razumjeli standarde, predlažemo da razmotrimo glavne karakteristike ovih struja.
Glavne karakteristike struja koje se danas koriste
Ako su za jednosmjernu struju od trenutka otvaranja karakteristike ostale općenito nepromijenjene, onda je s izmjeničnim strujama sve mnogo složenije. Pogledajte ovu sliku - model toka struje u trofaznom sistemu od generacije do potrošnje 
Sa naše tačke gledišta, radi se o veoma vizuelnom modelu, na kome je jasno kako se snima jedna faza, dve ili tri. Istovremeno, možete vidjeti kako on dolazi do potrošača.
Kao rezultat, imamo proizvodni lanac, naizmjenični i jednosmjerni napon (struje) u fazi potrošača. Shodno tome, što je dalje od potrošača, to su veće struje i naponi. Zapravo, u našoj utičnici najjednostavnija i najslabija je naizmjenična jednofazna struja, 220V sa fiksnom frekvencijom od 50 Hz. Samo povećanje frekvencije može učiniti struju visokofrekventnom na ovom naponu. Najjednostavniji primjer je u vašoj kuhinji. Mikrovalna štampa pretvara jednostavnu struju u visokofrekventnu, što zapravo pomaže u kuhanju. Usput, odgovorimo na pitanje o snazi mikrovalne pećnice - to je samo koliko "normalne" struje pretvara u visokofrekventne struje.
Vrijedno je zapamtiti da svaka konverzija struja ne dolazi uzalud. Da biste dobili naizmjeničnu struju, morate nečim rotirati osovinu. Da biste dobili stalnu struju iz njega, morate raspršiti dio energije kao toplinu. Čak se i struje prijenosa energije moraju raspršiti u obliku topline kada se dopremaju u stan pomoću transformatora. Odnosno, svaka promjena trenutnih parametara je praćena gubicima. I, naravno, gubici su praćeni isporukom struje potrošaču. Ovo naizgled teorijsko znanje nam omogućava da shvatimo odakle dolaze naše preplate za energiju, uklanjajući polovinu pitanja, zašto je na šalteru 100 rubalja, a na računu 115.
Vratimo se strujama. Sve smo spomenuli, a znamo čak i po čemu se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične, pa da se podsjetimo kakve struje uopće postoje.
- D.C, izvor je fizika hemijskih reakcija sa promjenom naboja, može se dobiti pretvaranjem naizmjenične struje. Raznolikost - impulsna struja, koja mijenja svoje parametre u širokom rasponu, ali ne mijenja smjer kretanja.
- Izmjenična struja... Može biti jednofazni, dvofazni ili trofazni. Standardne ili visoke frekvencije. Dovoljna je takva jednostavna klasifikacija.
Zaključak ili svaka struja ima svoj uređaj
Fotografija prikazuje generator struje u HE Sayano-Shushenskaya. A na ovoj fotografiji je mjesto njegove instalacije. 
A ovo je obična sijalica. 
Nije li razlika u skali upadljiva, iako je prvi stvoren, uključujući i rad drugog? Ako razmislite o ovom članku, postaje jasno da što je uređaj bliži osobi, to se u njemu češće koristi jednosmjerna struja. Sa izuzetkom DC motora i industrijskih aplikacija, ovo je zaista standard zasnovan upravo na činjenici da smo otkrili koja je struja opasnija od istosmjerne ili naizmjenične struje. Karakteristike kućnih struja zasnovane su na istom principu, jer je naizmjenična struja 220V 50Hz kompromis između opasnosti i gubitka. Cijena kompromisa je zaštitna automatika: od osigurača do RCD-a. Udaljavajući se od osobe, nalazimo se u zoni prolaznih karakteristika, gdje su i struje i naponi veći i gdje se ne vodi računa o opasnosti po ljude, već se poklanja mjerama sigurnosti - zona industrijske upotrebe struja. Najdalje od ljudi, čak iu industriji, je prenos i proizvodnja energije. Običan smrtnik tu nema šta da radi - ovo je zona profesionalaca i stručnjaka koji znaju kako da upravljaju ovom moći. Ali čak i uz korištenje električne energije u domaćinstvu, i naravno, kada radite s električarom, razumijevanje osnova prirode struja nikada neće biti suvišno.
Koja je razlika između AC i DC
Opći koncept električne struje može se izraziti kao kretanje različitih nabijenih čestica (elektrona, jona) u određenom smjeru. A njegovu vrijednost karakterizira broj nabijenih čestica koje su prošle kroz provodnik u određenom vremenskom periodu.
Ako količina nabijenih čestica u 1 kulonu prođe kroz određeni dio provodnika u vremenu od 1 sekunde, onda možemo govoriti o jakosti struje od 1 ampera koja teče kroz provodnik. Tako se određuje broj ampera ili jačina struje. Ovo je opći koncept struje. Pogledajmo sada koncept naizmjenične i jednosmjerne struje i njihovu razliku.
Konstantna električna struja, po definiciji, je struja koja teče samo u jednom smjeru i ne mijenja ga tokom vremena. Naizmjeničnu struju karakterizira činjenica da s vremenom mijenja smjer i veličinu. Ako je jednosmjerna struja grafički prikazana kao prava linija, tada naizmjenična struja teče kroz provodnik prema sinusnom zakonu i grafički se prikazuje kao sinusoida.
Budući da se naizmjenična struja mijenja prema sinusoidnom zakonu, ona ima parametre kao što je period potpunog ciklusa, čije je vrijeme označeno slovom T. Frekvencija naizmjenične struje je inverzna periodu punog ciklusa. Frekvencija naizmjenične struje izražava se brojem kompletnih perioda u određenom vremenskom periodu (1 sek).
U našoj mreži naizmenične struje postoji 50 takvih perioda, što odgovara frekvenciji od 50 Hz. F = 1 / T, pri čemu je period za 50 Hz 0,02 sek. F = 1 / 0,02 = 50 Hz. Naizmjenična struja je označena engleskim slovima AC i znakom "~". Jednosmjerna struja ima oznaku DC i znak "-". Osim toga, naizmjenična struja može biti jednofazna ili višefazna. Uglavnom se koristi trofazna mreža.
Zašto u mreži postoji naizmjenični napon, a ne konstantan?
Naizmjenična struja ima mnoge prednosti u odnosu na jednosmjernu struju. Niski gubici u prijenosu naizmjenične struje u dalekovodima (TL) u odnosu na jednosmjernu struju. Alternatori su jednostavni i jeftini. Prilikom prijenosa na velike udaljenosti preko dalekovoda, visoki napon doseže 330 hiljada volti uz minimalnu struju.
Što je manja struja u dalekovodu, manji su gubici. Prijenos jednosmjerne struje na velike udaljenosti dovest će do značajnih gubitaka. Također, visokonaponski alternatori su mnogo jednostavniji i jeftiniji. Lako je dobiti niži napon iz naizmjeničnog napona kroz jednostavne transformatore.
Također, mnogo je jeftinije dobiti jednosmjerni napon iz naizmjeničnog napona nego, naprotiv, koristiti skupe pretvarače jednosmjernog naizmjeničnog napona. Takvi pretvarači imaju nisku efikasnost i velike gubitke. Dvostruka konverzija se koristi duž putanje prijenosa naizmjenične struje.
Prvo prima 220 - 330 Kv od generatora, te se prenosi na velike udaljenosti do transformatora koji spuštaju visoki napon na 10 KV, a zatim idu trafostanice koje spuštaju visoki napon na 380 V. Iz ovih trafostanica struja se preusmjerava na potrošača i ulazi u kuće i električne ploče stambene zgrade.
Tri faze trofazne struje pomaknute za 120 stepeni
Za jednofazni napon karakteristična je jedna sinusoida, a za trofazni napon tri sinusoida su pomaknute za 120 stepeni jedna u odnosu na drugu. Trofazna mreža također ima svoje prednosti u odnosu na jednofazne mreže. Ovo je manja veličina transformatora, elektromotori su i strukturno manji.
Moguće je promijeniti smjer rotacije rotora indukcionog motora. U trofaznoj mreži mogu se dobiti 2 napona - to su 380 V i 220 V, koji se koriste za promjenu snage motora i podešavanje temperature grijaćih elemenata. Koristeći trofazni napon u rasvjeti, možete eliminirati treperenje fluorescentnih svjetiljki, za koje su spojene na različite faze.
Jednosmjerna struja se koristi u elektronici i svim kućanskim aparatima, jer se lako pretvara iz varijabilne struje dijeljenjem na transformatoru do željene vrijednosti i daljnjim ispravljanjem. Izvor konstantne struje su akumulatori, baterije, generatori konstantne struje, LED paneli. Kao što vidite, razlika između naizmjenične i jednosmjerne struje je značajna. Sada smo naučili - Zašto AC teče u našoj utičnici, a ne DC?
Danas je nemoguće zamisliti ljudsku civilizaciju bez struje. Televizori, kompjuteri, frižideri, fen za kosu, veš mašine - svi kućni aparati rade na njemu. Da ne spominjemo industriju i velike korporacije. Glavni izvor energije za električne prijemnike je naizmjenična struja. I šta je to? Koji su njegovi parametri i karakteristike? Koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje? Malo ljudi zna odgovore na ova pitanja.
Varijabilna naspram konstante
Krajem devetnaestog veka, zahvaljujući otkrićima u oblasti elektromagnetizma, došlo je do polemike o tome koju struju je najbolje koristiti za zadovoljenje ljudskih potreba. Kako je sve počelo? Thomas Edison osnovao je svoju kompaniju 1878. godine, koja je u budućnosti postala poznati General Electric. Kompanija se brzo obogatila i zadobila povjerenje investitora i običnih građana Sjedinjenih Američkih Država, jer je nekoliko stotina DC elektrana izgrađeno širom zemlje. Zasluga Edisona je u pronalasku trožilnog sistema. Jednosmjerna struja je radila izvanredno dobro s prvim elektromotorima i žaruljama sa žarnom niti. To su zapravo bili jedini prijemnici energije u to vrijeme. Brojač, koji je takođe izumeo Edison, radio je isključivo na jednosmernoj struji. Međutim, u suprotnosti sa Edisonovom rastućom kompanijom, javile su se konkurentske korporacije i pronalazači, koji su željeli suprotstaviti jednosmjernu struju naizmjeničnom strujom.
Nedostaci Edisonovog izuma
George Westinghouse, inženjer i biznismen, uočio je slabu kariku u Edisonovom patentu - ogroman gubitak u provodnicima. Međutim, nije mogao razviti dizajn koji bi mogao konkurirati ovom izumu. Koji je nedostatak Edisonove jednosmjerne struje? Glavni problem je prijenos električne energije na daljinu. A budući da se s njegovim povećanjem povećava i otpor vodiča, to znači da će se povećati i gubici snage. Da biste snizili ovaj nivo, potrebno je ili povećati napon, a to će dovesti do smanjenja snage same struje, ili zadebljati žicu (odnosno, smanjiti otpor vodiča). U to vrijeme nije bilo načina da se efektivno poveća DC napon, pa su Edisonove elektrane održavale napon blizu dvije stotine volti. Nažalost, tokovi energije koji se prenose na ovaj način nisu mogli zadovoljiti potrebe industrijskih preduzeća. Jednosmjerna struja nije mogla garantirati proizvodnju električne energije snažnim potrošačima koji su bili na znatnoj udaljenosti od elektrane. I bilo je preskupo povećati debljinu žica ili izgraditi više stanica.
AC naspram DC
Zahvaljujući transformatoru koji je 1876. godine razvio inženjer Pavel Yablochkov, promjena napona naizmjenične struje bila je vrlo jednostavna, što je omogućilo prijenos na stotine i hiljade kilometara. Međutim, u to vrijeme nije bilo motora koji bi radili na naizmjeničnu struju. Shodno tome, nije bilo proizvodnih stanica ili prenosnih mreža.
Izumi Nikole Tesle
Nesumnjiva prednost stalne nije dugo trajala. Nikola Tesla, radeći kao inženjer u Edisonovoj firmi, shvatio je da jednosmerna struja ne može da obezbedi čovečanstvo struju. Tesla je već 1887. godine dobio nekoliko patenata za uređaje naizmjenične struje odjednom. Počela je čitava borba za efikasnije sisteme. Teslini glavni konkurenti bili su Thomson i Stanley. A 1888. godine, srpski inženjer je odneo čistu pobedu, koji je obezbedio sistem sposoban da prenosi električnu energiju na udaljenosti od stotine milja. Mladog pronalazača je ubrzo preuzeo Westinghouse. Međutim, odmah je počeo sukob između kompanija Edisona i Westinghousea. Tesla je već 1891. razvio trofazni sistem naizmjenične struje, što mu je omogućilo da dobije tender za izgradnju ogromne elektrane. Od tada je naizmjenična struja jasno zauzela vodeću poziciju. Stalni je odustao od svojih pozicija na svim frontovima. Pogotovo kada su postojali ispravljači koji su mogli pretvoriti izmjeničnu struju u jednosmjernu, što je postalo zgodno za sve prijemnike.
Definicija AC struje
Primjer najjednostavnijeg generatora
Kao najjednostavniji izvor koristi se pravokutni okvir od bakra, koji je pričvršćen na os i rotira u magnetskom polju pomoću remenskog pogona. Krajevi ovog okvira su zalemljeni na bakrene klizne prstenove, koji klize preko četkica. Magnet stvara magnetsko polje ravnomjerno raspoređeno u prostoru. Gustina linija magnetnog polja je ista ovdje u bilo kojem dijelu. Rotirajući okvir prelazi ove linije i na njegovim stranama se indukuje naizmjenična elektromotorna sila (EMF). Sa svakim okretanjem, smjer ukupnog EMF-a se obrće, jer radne strane okvira prolaze kroz različite polove magneta po okretaju. Kako se brzina prelaska linija sile mijenja, veličina elektromotorne sile također postaje drugačija. Stoga, ako ravnomjerno rotirate okvir, tada će se inducirana elektromotorna sila povremeno mijenjati i po smjeru i po veličini, može se mjeriti pomoću vanjskih instrumenata i, kao rezultat, koristiti za stvaranje naizmjenične struje u vanjskim krugovima.
Sinusoidalnost
Šta je to? Naizmjenična struja je grafički okarakterizirana valovitom krivom - sinusoidom. Shodno tome, EMF, struja i napon, koji variraju prema ovom zakonu, nazivaju se sinusoidni parametri. Kriva je tako nazvana jer je slika trigonometrijske varijable - sinusa. Sinusoidna priroda naizmjenične struje je najčešća u cijeloj elektrotehnici.
Parametri i karakteristike
Naizmjenična struja je pojava koju karakteriziraju određeni parametri. To uključuje amplitudu, frekvenciju i period. Potonji (označen slovom T) je vremenski period tokom kojeg napon, struja ili EMF završavaju ciklus potpune promjene. Što se rotor generatora brže okreće, to će period biti kraći. Frekvencija (f) je broj punih perioda struje, napona ili EMF. Mjeri se u Hz (hercima) i označava broj perioda u jednoj sekundi. Shodno tome, što je duži period, to je niža frekvencija. Amplituda takvog fenomena kao što je naizmjenična struja naziva se njegovom najvećom vrijednošću. Amplituda napona, struje ili elektromotorne sile bilježi se slovima sa indeksom "t" - U t I t, E t, respektivno. Često se efektivna vrijednost odnosi na parametre i karakteristike naizmjenične struje. Napon, struja ili EMF koji djeluju u kolu u svakom trenutku je trenutna vrijednost (označena malim slovima - i, u, e). Međutim, teško je procijeniti naizmjeničnu struju, rad koji ona obavlja, toplinu koju stvara trenutna vrijednost, budući da se ona stalno mijenja. Zbog toga se koristi efektivna, koja karakteriše jačinu jednosmerne struje, koja tokom prolaska kroz provodnik oslobađa isto toliko toplote koliko i naizmenična struja.
Davno, naučnici su izmislili električnu struju. Prvi izum bio je trajan. Ali kasnije, vršeći eksperimente u svojoj laboratoriji, Nikola Tesla je izumeo naizmeničnu struju. Postojale su i postoje mnoge razlike među njima, prema kojima se jedan od njih koristi u slabostrujnoj opremi, a drugi ima sposobnost prelaska različitih udaljenosti uz male gubitke. Ali mnogo zavisi od veličine struja.
AC i DC struja: razlika i karakteristike
Razlika između naizmjenične i jednosmjerne struje može se razumjeti iz definicija. Da bismo bolje razumjeli princip rada i karakteristike, potrebno je poznavati sljedeće faktore.
Glavne razlike su:
- Kretanje nabijenih čestica;
- Način proizvodnje.
Varijabilna je struja u kojoj su nabijene čestice sposobne promijeniti smjer kretanja i veličinu u određenom trenutku. Glavni parametri naizmjenične struje uključuju njen napon i frekvenciju.
Trenutno javne električne mreže i razni objekti koriste naizmjeničnu struju, određenog napona i frekvencije. Ovi parametri su određeni opremom i uređajima.
Bilješka! U kućnim električnim mrežama koristi se struja od 220 volti i frekvencija sata od 50 Hz.
Smjer kretanja i frekvencija nabijenih čestica u jednosmjernoj struji su nepromijenjeni. Ova struja se koristi za napajanje raznih kućnih uređaja kao što su televizori i računari.
Zbog činjenice da je naizmjenična struja jednostavnija i ekonomičnija u smislu načina proizvodnje i prijenosa na različite udaljenosti, postala je osnova za elektrifikaciju objekata. Naizmjenična struja se proizvodi u raznim elektranama iz kojih se preko provodnika dovodi do potrošača.
Jednosmjerna struja, dobivena pretvaranjem naizmjenične struje ili kemijskim reakcijama (na primjer, alkalna baterija). Za konverziju se koriste strujni transformatori.
Koji nivo stresa je prihvatljiv za osobu: karakteristike
Da bi se znalo koje su vrijednosti električne struje dopuštene za osobu, sastavljene su odgovarajuće tablice koje pokazuju vrijednosti naizmjenične i istosmjerne struje i vremena.
Parametri izlaganja električnoj struji:
- sila;
- Frekvencija;
- Vrijeme;
- Relativna vlažnost.
Dozvoljeni napon i struja dodira koji teku kroz ljudsko tijelo u različitim načinima električnih instalacija ne prelaze sljedeće vrijednosti.
Naizmjenična struja 50 Hz, ne smije biti veća od 2,0 volti i jačine struje od 0,3 mA. Struja frekvencije 400 Hz, napon od 3,0 volti i jačina struje od 0,4 mA. Konstantna struja sa naponom 8 i jačinom struje 1 mA. Sigurno izlaganje struji sa takvim indikatorima, do 10 minuta.
Bilješka! Ako se električni radovi izvode na povišenim temperaturama i visokoj relativnoj vlažnosti, ove vrijednosti se smanjuju za tri puta.
U električnim instalacijama napona do 100 Volti, koje su čvrsto uzemljene, ili je neutralna izolacija, sigurne struje dodira su sljedeće.
Naizmjenična struja 50 Hz sa rasponom napona od 550 do 20 volti i strujom od 650 do 6 mA, naizmjenična struja 400 Hz sa naponom od 650 do 36 volti i jednosmjerna struja od 650 do 40 volti, ne bi trebala utjecati na ljudski organizam u opsegu od 0,01 do 1 sekunde.
Opasna naizmjenična struja za ljude
Smatra se da je izmjenična električna struja najopasnija za ljudski život. Ali ovo je pod uslovom, ako ne ulazite u detalje. Mnogo zavisi od raznih količina i faktora.
Faktori koji utiču na opasno izlaganje:
- Trajanje kontakta;
- Put električne struje;
- Struja i napon;
- Kakav otpor organizma.
Prema pravilima PUE, najopasnija struja za osobu je naizmjenična s frekvencijom koja varira od 50 do 500 Hz.
Vrijedi napomenuti da pod uvjetom da jačina struje ne prelazi 9 mA, tada se svako može sam riješiti strujnog dijela električne instalacije.
Ako je ova vrijednost prekoračena, tada je osoba potrebna snažna pomoć kako bi se riješila utjecaja električne struje. To je zbog činjenice da je naizmjenična struja mnogo sposobnija da uzbudi nervne završetke i izazove nevoljne grčeve mišića.
Na primjer, kada dodirnete dio uređaja pod naponom unutarnjom stranom dlana, mišićni grč će s vremenom sve više stisnuti šaku.
Zašto je inače naizmjenična struja opasnija? Uz iste vrijednosti jačine struje, naizmjenična ima nekoliko puta jače djelovanje na organizam.
Budući da naizmjenična struja utječe na nervne završetke i mišiće, vrijedno je shvatiti da to utječe i na rad srčanog mišića. Iz čega proizilazi da se pri kontaktu sa naizmjeničnom strujom povećava rizik od smrti.
Važan pokazatelj je otpor ljudskog organizma. Ali sa AC šokom na visokim frekvencijama, otpor tijela je značajno smanjen.
Koja je količina jednosmjerne struje opasna za ljude?
Opasna po ljude, istosmjerna struja također može biti. Naravno promenljivo, deset puta opasnije. Ali ako uzmemo u obzir struje u različitim količinama, tada konstanta može biti mnogo opasnija od naizmjenične.
Uticaj jednosmjerne struje na osobu dijele:
- 1 prag;
- 2 prag;
- 3 prag.
Kada se izlože jednosmjernoj struji prvog praga (opipljiva struja), ruke počinju lagano drhtati i pojavljuje se lagano trnce.
Drugi prag (ne puštajući struju), u rasponu od 5 do 7 mA, je najniža vrijednost pri kojoj se osoba ne može samostalno osloboditi provodnika.
Ova struja se smatra neopasnom, jer je otpor ljudskog tijela veći od njegovih vrijednosti.
Treći prag (fibrilacija), pri vrijednostima od 100 mA i više, struja snažno utiče na tijelo i unutrašnje organe. U tom slučaju struja, na ovim vrijednostima, može izazvati haotičnu kontrakciju srčanog mišića i dovesti do njegovog zaustavljanja.
Na jačinu udara utiču i drugi faktori. Na primjer, suva ljudska koža ima otpor od 10 do 100 kOhm. Ali ako se dodir dogodi s vlažnom površinom kože, tada se otpor značajno smanjuje.
