РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ПЕРЕМЕННЫМ И ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ? - НАУКА

Разница между переменным и постоянным током принципиально в том , как электроны двигаются в проводах , которые несут его. В переменном токе это колебательное движение, в то время как в постоянном токе электроны текут только в одном направлении: от отрицательного полюса к положительному.

Но есть и другие различия, начиная от поколения до эффективности использования, безопасности и транспортировки. У каждого есть свои преимущества и недостатки, поэтому использование того или другого зависит от приложения.

	Переменный ток	Постоянный ток
Направление тока	Двунаправленный (колебательный)	Однонаправленный (равномерный)
Источник	Альтернаторы	Батареи, батарейки, динамо-машины
Источники электродвижущей силы (ЭДС)	Колеблющиеся или вращающиеся проводники или проводники в присутствии магнитного поля.	Электрохимические реакции внутри элементов и батарей. Коммутируемые или выпрямленные генераторы переменного тока с диодами
Рабочая частота	В бытовых и промышленных розетках 50 Гц или 60 Гц	0 Гц
Рабочее напряжение	110 В или 220 В	1.5V; 9В; 12 В или 24 В
Напряжение передачи на большие расстояния	До 380000 вольт	Его нельзя транспортировать на большие расстояния, потому что он несет много потерь
В двигателе мощностью 1 л.с.	Однофазный 110 В 60 Гц: 16 ампер	При 12 В постоянного тока: 100 ампер
Максимальный ток на Джоуль потребления	110 В: 0,01 А / Дж 220 В: 0,005 А / Дж	12 В: 0,08 А / Дж 9 В: 0,1 А / Дж
Пассивные элементы в схемах	импедансы: -Resistive -Capacitive -Inductive	-Resistance
преимущество	Небольшие потери при транспортировке.	Это безопасно, потому что это низкое напряжение. Можно хранить в батарейках и батарейках.
Недостатки	Не очень безопасно из-за высокого рабочего напряжения.	Его нельзя транспортировать на большие расстояния, потому что он несет много потерь
Приложения	Бытовое и промышленное: стиральные машины, холодильники, производственные предприятия.	Переносное электронное оборудование: смартфоны, ноутбуки, радиоприемники, фонарики, часы.

Переменный ток

Невозможно говорить об переменном токе без упоминания Николы Теслы (1846-1943), инженера сербо-хорватского происхождения, который изобрел и продвигал его. Он был тем, кто получил наибольшее количество патентов на его применение, транспортировку и использование.

Все эти патенты были переданы ее создателем американской компании Westinghouse Electric Co, чтобы получить необходимое финансирование для ее экспериментов и проектов.

Первые испытания на переменном токе были проведены одним из главных пионеров электричества: Майклом Фарадеем (1791-1867), который открыл электромагнитную индукцию и построил первый генератор переменного тока.

Передача переменного тока намного эффективнее. Источник: Pixabay.

Одним из его первых практических применений в 1855 году была электротерапия с использованием переменного тока для активации сокращения мышц. Для этого типа лечения переменный ток намного превосходил постоянный ток.

Позже, в 1876 году, русский инженер Павел Яблочков изобрел систему освещения на основе электродуговых ламп и генераторов переменного тока. К 1883 году австро-венгерская компания Ganz Works уже установила около пятидесяти систем освещения переменного тока.

Изобретения Теслы

Одним из основных вкладов Никола Тесла в разработку и использование переменного тока является изобретение электродвигателя, который работает с переменным током без необходимости преобразования в постоянный ток.

Никола Тесла также изобрел трехфазный ток, чтобы максимально использовать энергию при производстве и инфраструктуру для транспортировки электроэнергии. Сегодня эта система все еще используется.

трансформатор

Другим большим вкладом в развитие переменного тока было изобретение трансформатора. Это устройство позволяет повышать напряжение при транспортировке на большие расстояния и понижать напряжение для более безопасного использования в домах и на производстве.

Определенно, это изобретение сделало переменный ток лучшей альтернативой в качестве метода распределения электроэнергии, чем метод постоянного тока.

Предшественником современного трансформатора было устройство с железным сердечником, называемое «вторичный генератор», которое было выставлено в Лондоне в 1882 году, а затем в Турине, где оно использовалось для электрического освещения.

Первый трансформатор с закрытым железным сердечником, каким мы его знаем сегодня, был представлен двумя венгерскими инженерами из компании Ganz в Будапеште. Патенты были приобретены Westinghouse Electric Co.

Основная характеристика трансформатора

Основная характеристика трансформатора заключается в том, что отношение выходного напряжения вторичной обмотки V _S к входному напряжению первичной обмотки V _P равно отношению числа витков вторичной обмотки V ₂ к числу витков вторичной обмотки V _2. первичная обмотка No. ₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Путем простого выбора подходящего соотношения витков между первичной и вторичной обмотками трансформатора можно точно получить правильное выходное напряжение без заметных потерь мощности.

Схема трансформатора. Источник: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Первая коммерческая система распределения электроэнергии, в которой использовались трансформаторы, была открыта в штате Массачусетс, США, в 1886 году.

Но Европа шла в ногу с развитием электроэнергетики: в том же году в Черки, Италия, была проложена линия электропередачи на базе недавно изобретенного трансформатора, которая передавала переменный ток на расстояние 30 км при эффективном напряжении 2000 вольт. ,

Трансформатор стал не только революцией в области передачи электроэнергии. Также в области автомобильной промышленности, когда он использовался Ford Motor Company в системе катушек зажигания свечей зажигания Ford Model T.

Постоянный ток

Постоянный ток был создан в 1800 году благодаря изобретению гальванической батареи, названной так потому, что ее изобретателем был итальянский физик Алессандро Вольта, который жил между 1745 и 1827 годами.

Хотя происхождение тока не было хорошо изучено, французский физик Андре Мари Ампер (1775-1836) идентифицировал две полярности в гальванических элементах и предположил, что электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному.

Сегодня это соглашение все еще используется, хотя известно, что переносчиками электрического заряда являются электроны, которые идут прямо противоположным образом, от отрицательного вывода к положительному.

Рисунок 4. Постоянный ток удобно хранить в батареях. (Pixabay)

Французский изобретатель Ипполит Пикси (1808–1835) построил генератор, состоящий из петли или петли из проволоки, вращающейся вокруг магнита, отметив, что каждые пол-оборота ток менялся.

По предложению Ампера изобретатель добавил коммутатор, и таким образом был создан первый динамо-генератор или генератор постоянного тока.

Что касается систем электрического освещения, то между 1870 и 1880 годами использовались дуговые лампы, которые требовали высокого напряжения постоянного или постоянного тока.

Как известно, использовать высокое напряжение в домашних условиях очень небезопасно. В этом смысле американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847-1931) сделал использование электричества для освещения более безопасным и коммерческим. Эдисон усовершенствовал лампу накаливания в 1880 году и сделал ее прибыльной.

Война токов: AC vs DC

Подобно тому, как Никола Тесла был пропагандистом переменного тока, Томас Альва Эдисон был сторонником постоянного тока, потому что считал его более безопасным.

Даже чтобы воспрепятствовать использованию переменного тока в коммерческих целях, Эдисон изобрел электрический стул переменного тока, чтобы общественность осознала его опасность для жизни человека.

Первоначально Никола Тесла работал в электроэнергетической компании Edison Electric и вносил различный вклад в улучшение генераторов постоянного тока.

Рис. 5. Справа налево Генри Форд, Томас Эдисон, президент США Уоррен Г. Хардинг и Харви С. Файерстоун, 1921 г., через Wikimedia Commons.

Но поскольку Тесла был убежден в преимуществах переменного тока с точки зрения его транспортировки и распределения, разногласия с Эдисоном не заставили себя долго ждать, что привело к конфликту этих двух сильных личностей. Так началась война токов: AC vs. ОКРУГ КОЛУМБИЯ.

Преимущества переменного тока передачи и существующие системы распределения первого междугородний чередующейся в 1891 году, вызванные Edison, которые упорно продолжали выступать за постоянный ток, потерять президентство и направление деятельности компании, которую он основал, который проходил называться компанией General Electric.

Никола Тесла также не выиграл эту войну, потому что в конце концов Джордж Вестингауз и акционеры его компании стали миллионерами. Тесла, который был одержим идеей передачи электроэнергии на большие расстояния без проводов, оказался бедным и забытым.

Постоянный ток высокого напряжения

Идея использования постоянного тока для распределения электроэнергии на большие расстояния не была полностью отброшена, поскольку такие системы были разработаны в 1950-х годах.

Сегодня самый длинный подводный кабель в мире для транспортировки электроэнергии, кабель NorNed, соединяющий Норвегию с Нидерландами, использует постоянный ток напряжением 450 тысяч вольт.

Рис. 6. Маршрут подводного кабеля NorNed между Нидерландами и Норвегией, по которому проходит постоянный ток через Северное море. Источник: Wikimedia Commons.Michiel, 1972 г.

Использование переменного тока для подводных кабелей не подходит, поскольку морская вода является отличным проводником электричества, а подводный кабель переменного тока наводит вихревые токи в соленой воде. Это привело бы к большим потерям электрической энергии, которую необходимо передать.

Постоянный ток высокого напряжения сегодня также используется для питания электропоездов по рельсам.

Ссылки

Агарвал, Т. (2015). ProCus. Получено из статьи «В чем разница между переменным и постоянным током»: elprocus.com
(2017). Diffen. Получено от AC vs. Постоянный ток (переменный ток и постоянный ток): diffen.com
Эрли, Э. (2017). Школа инженерии. Получено из В чем разница между переменным и постоянным током?: Engineering.mit.edu
Хатри И. (19 января 2015 г.). Quora. Получено из В чем разница между токами переменного и постоянного тока?: Quora.com
(2017). SparkFun Electronics. Получено из переменного тока (AC) vs. Постоянный ток (DC): learn.sparkfun.com.
Wikipedia. Переменный ток. Получено с: es.wikipedia.com
Wikipedia. ОКРУГ КОЛУМБИЯ. Получено с: es. wikipedia.com
Wikipedia. Кабель NorNed. Получено с: es. wikipedia.com

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ПЕРЕМЕННЫМ И ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ? - НАУКА - 2026