I den moderne verden har hver person vært utsatt for elektrisitet siden barndommen. Den første omtalen av dette naturfenomenet dateres tilbake til tiden til filosofene Aristoteles og Thales, som var fascinert av de fantastiske og mystiske egenskapene til elektrisk strøm. Men det var først på 1600-tallet at store vitenskapelige hjerner begynte en serie oppdagelser angående elektrisk energi som fortsetter til i dag.
Oppdagelsen av elektrisk strøm og opprettelsen av Michael Faraday i 1831 av verdens første generator endret menneskelivet radikalt. Vi er vant til at livene våre blir lettere av enheter som bruker elektrisk energi, men til nå har de fleste ikke forståelse for dette viktige fenomenet. Til å begynne med, for å forstå de grunnleggende prinsippene for elektrisitet, er det nødvendig å studere to grunnleggende definisjoner: elektrisk strøm og spenning.
Innhold
Hva er elektrisk strøm og spenning
Elektrisitet er den ordnede bevegelsen til ladede partikler (bærere av elektrisk ladning). Bærerne av elektrisk strøm er elektroner (i metaller og gasser), kationer og anioner (i elektrolytter), hull ved elektron-hulls ledningsevne. Dette fenomenet manifesteres ved dannelsen av et magnetfelt, en endring i den kjemiske sammensetningen eller oppvarming av lederne. Hovedkarakteristikkene til strømmen er:
- strømstyrke, bestemt av Ohms lov og målt i ampere (MEN), i formlene er angitt med bokstaven I;
- effekt, i henhold til Joule-Lenz-loven, målt i watt (tirs), betegnet med bokstaven P;
- frekvens, målt i hertz (Hz).
Elektrisk strøm, som en energibærer, brukes til å oppnå mekanisk energi ved hjelp av elektriske motorer, for å oppnå termisk energi i varmeapparater, elektrisk sveising og varmeovner, for å eksitere elektromagnetiske bølger med forskjellige frekvenser, for å skape et magnetfelt i elektromagneter og for å oppnå lys energi i lysarmaturer og ulike typer lamper. .
Spenning er arbeidet utført av det elektriske feltet for å flytte en ladning på 1 anheng (Cl) fra ett punkt på lederen til et annet. Ut fra denne definisjonen er det fortsatt vanskelig å forstå hva stress er.
For at ladede partikler skal bevege seg fra en pol til en annen, er det nødvendig å skape en potensiell forskjell mellom disse polene (Det er det som kalles spenning.). Spenningsenheten er volt (PÅ).
For å endelig forstå definisjonen av elektrisk strøm og spenning, kan en interessant analogi gis: forestill deg at den elektriske ladningen er vann, så er trykket til vannet i kolonnen spenningen, og hastigheten på vannstrømmen i røret er styrken til den elektriske strømmen. Jo høyere spenning, jo større elektrisk strøm.
Hva er vekselstrøm
Hvis du endrer polariteten til potensialene, endres retningen på strømmen av elektrisk strøm. Det er denne strømmen som kalles variabel. Antall retningsendringer over en viss tidsperiode kalles frekvens og måles, som nevnt ovenfor, i hertz (Hz). For eksempel, i et standard elektrisk nettverk i vårt land, er frekvensen 50 Hz, det vil si at retningen på strømbevegelsen endres 50 ganger per sekund.
Hva er likestrøm
Når den ordnede bevegelsen av ladede partikler alltid bare har én retning, kalles en slik strøm konstant. Likestrøm oppstår i et konstantspenningsnettverk når polariteten til ladningene på den ene og den andre siden er konstant over tid. Det brukes veldig ofte i ulike elektroniske enheter og teknologi, når energioverføring over lang avstand ikke er nødvendig.
Kilder til elektrisk strøm
Kilde til elektrisk strøm vanligvis kalt en enhet eller enhet som en elektrisk strøm kan opprettes med i en krets. Slike enheter kan lage både vekselstrøm og likestrøm. I henhold til metoden for å lage en elektrisk strøm er de delt inn i mekaniske, lette, termiske og kjemiske.
Mekanisk Elektriske strømkilder konverterer mekanisk energi til elektrisk energi.Dette utstyret er av ulike slag. generatorer, som, på grunn av rotasjonen av elektromagneten rundt spolen til asynkronmotorer, produserer en elektrisk vekselstrøm.
lys kilder konverterer fotonenergi (lysenergi) til elektrisitet. De bruker egenskapen til halvledere for å produsere spenning når de utsettes for en lysstrøm. Solcellepaneler er en slik enhet.
Termisk - konvertere varmeenergi til elektrisitet på grunn av temperaturforskjellen mellom to par med kontaktende halvledere - termoelementer. Størrelsen på strømmen i slike enheter er direkte relatert til temperaturforskjellen: jo større forskjellen er, jo større er strømstyrken. Slike kilder brukes for eksempel i geotermiske kraftverk.
Kjemisk en strømkilde produserer elektrisitet som et resultat av kjemiske reaksjoner. For eksempel inkluderer slike enheter forskjellige typer galvaniske batterier og akkumulatorer. Strømkilder basert på galvaniske celler brukes vanligvis i frittstående enheter, biler, teknologi og er likestrømkilder.
AC til DC konvertering
Elektriske enheter i verden bruker likestrøm og vekselstrøm. Derfor er det behov for å konvertere en strøm til en annen eller omvendt.
Fra vekselstrøm kan likestrøm oppnås ved hjelp av en diodebro eller, som det også kalles, en "likeretter". Kjernen i en likeretter er en halvlederdiode som leder elektrisitet kun i én retning. Etter denne dioden endrer ikke strømmen retning, men det oppstår krusninger, som elimineres ved hjelp av kondensatorer og andre filtre. Likerettere er tilgjengelige i mekaniske, elektrovakuum- eller halvlederversjoner.
Avhengig av produksjonskvaliteten til en slik enhet, vil den nåværende krusningen ved utgangen ha en annen verdi, som regel, jo dyrere og bedre enheten er laget, jo mindre krusning og jo renere er strømmen. Et eksempel på slike enheter er Strømforsyninger ulike enheter og ladere, likerettere av elektriske kraftverk i ulike transportformer, DC sveisemaskiner og andre.
Invertere brukes til å konvertere likestrøm til vekselstrøm. Slike enheter genererer en vekselspenning med en sinusformet. Det er flere typer slike enheter: omformere med elektriske motorer, relé og elektronisk. Alle av dem skiller seg fra hverandre i kvaliteten på utgangsvekselstrømmen, kostnad og størrelse. Et eksempel på en slik enhet er avbruddsfri strømforsyning, omformere i biler eller for eksempel i solkraftverk.
Hvor brukes det og hva er fordelene med veksel- og likestrøm
Ulike oppgaver kan kreve bruk av både AC og DC. Hver type strøm har sine egne fordeler og ulemper.
Vekselstrøm brukes oftest når det er behov for å overføre strøm over lange avstander. Det er mer hensiktsmessig å overføre en slik strøm med tanke på mulige tap og kostnadene for utstyr. Derfor bruker de fleste elektriske apparater og mekanismer bare denne typen strøm.
Bolighus og bedrifter, infrastruktur og transportanlegg ligger i avstand fra kraftverk, så alle elektriske nettverk er AC. Slike nettverk mater alle husholdningsapparater, industrielt utstyr, toglokomotiver. Det er utrolig mange enheter som opererer på vekselstrøm og det er mye lettere å beskrive de enhetene som bruker likestrøm.
D.C brukes i autonome systemer, for eksempel systemer om bord i biler, fly, skip eller elektriske tog. Det er mye brukt i strømforsyningen til mikrokretser av forskjellig elektronikk, i kommunikasjon og annet utstyr, der det er nødvendig å minimere mengden interferens og krusning eller eliminere dem helt. I noen tilfeller brukes en slik strøm ved elektrisk sveising ved hjelp av omformere. Det er til og med jernbanelokomotiver som kjører på DC-systemer. I medisin brukes en slik strøm til å introdusere legemidler i kroppen ved hjelp av elektroforese, og for vitenskapelige formål for å skille forskjellige stoffer (proteinelektroforese, etc.).
Betegnelser på elektriske apparater og diagrammer
Ofte er det behov for å bestemme ved hvilken strøm enheten fungerer. Tross alt vil tilkobling av en enhet som opererer på likestrøm til et elektrisk vekselstrømnettverk uunngåelig føre til ubehagelige konsekvenser: skade på enheten, brann, elektrisk støt. For dette er det generelt akseptert konvensjoner for slike systemer og til og med fargekoding av ledninger.
Konvensjonelt, på elektriske apparater som opererer på likestrøm, er en linje, to heltrukne linjer eller en heltrukket linje sammen med en stiplet linje, plassert under hverandre, indikert. Dessuten er en slik strøm merket med en betegnelse med latinske bokstaver DC. Den elektriske isolasjonen til ledninger i DC-systemer for den positive ledningen er farget rød, den negative ledningen blå eller svart.
På elektriske apparater og maskiner er vekselstrøm angitt med den engelske forkortelsen AC eller bølget linje. På diagrammene og i beskrivelsen av enheter er det også indikert med to linjer: solid og bølget, plassert under hverandre. Ledere er i de fleste tilfeller utpekt som følger: fase er brun eller svart, null er blå og jord er gulgrønn.
Hvorfor brukes vekselstrøm oftere
Ovenfor har vi allerede snakket om hvorfor vekselstrøm for tiden brukes oftere enn likestrøm. Og likevel, la oss se på dette problemet mer detaljert.
Debatten om hvilken strøm som er best å bruke har pågått siden funnene innen elektrisitet. Det er til og med noe slikt som en "strømkrig" - konfrontasjonen mellom Thomas Edison og Nikola Tesla for bruk av en av strømtypene. Kampen mellom tilhengerne av disse store forskerne varte til 2007, da byen New York ble byttet til vekselstrøm fra likestrøm.
Den største grunnen til at AC brukes oftere er pga evnen til å overføre den over lange avstander med minimale tap. Jo større avstanden er mellom strømkilden og sluttforbrukeren, desto større motstand ledninger og varmetap for deres oppvarming.
For å få maksimal kraft, er det nødvendig å øke enten tykkelsen på ledningene (og dermed redusere motstanden), eller øke spenningen.
I AC-systemer kan du øke spenningen med en minimumstykkelse på ledninger, og dermed redusere kostnadene for elektriske linjer. For systemer med likestrøm er det ingen rimelige og effektive måter å øke spenningen på, og derfor er det for slike nettverk nødvendig enten å øke tykkelsen på lederne, eller å bygge et stort antall små kraftverk. Begge disse metodene er dyre og øker kostnadene for elektrisitet betydelig sammenlignet med AC-nettverk.
Ved hjelp av elektriske transformatorer er vekselstrømspenningen effektiv (med effektivitet opptil 99 %) kan endres i alle retninger fra minimum til maksimum verdier, som også er en av de viktige fordelene med AC-nettverk. Bruken av et trefaset vekselstrømsystem øker effektiviteten ytterligere, og maskiner som motorer som går på vekselstrøm er mye mindre, billigere og enklere å vedlikeholde enn likestrømsmotorer.
Basert på det foregående kan vi konkludere med at bruk av vekselstrøm er fordelaktig i store nettverk og ved overføring av elektrisk energi over lange avstander, og for nøyaktig og effektiv drift av elektroniske enheter og for autonome enheter, er det tilrådelig å bruke likestrøm.
Lignende artikler:
