Еще со школьной скамьи из уроков физики нам знакомы два термина, связанные с электричеством: постоянный и переменный ток. На практике с воздействием постоянных токов мы сталкивались на примере игрушек или фонариков, работающих на батарейках. Примером переменных токов выступало электричество, неуклонно присутствовавшее в знакомых нам с детства бытовых розетках.
Фактическим отличием обеих разновидностей электротока является направление перемещения электрического заряда. Постоянный ток неизменен во времени и если представить график его зависимости, то линия постоянного тока будет проходить параллельно оси времени и полярность зарядов при этом остается неизменной. Перемещение положительных зарядов происходит по положительному проводу, отрицательных соответственно по другому.
У переменного тока наоборот полярность изменяется по гармоническому закону. Если вернуться к рассмотренному выше графику, то кривая тока будет выглядеть в виде синусоиды относительно оси времени, при этом полярность электричества постоянно меняет знак со скоростью промышленной частоты. Для российских электрических сетей эта частота равна 50 Гц.
Переменный ток более универсален, примером преимущества переменного тока можно считать возможность преобразования переменного напряжения в большую или меньшую сторону. Для этих целей применяются трансформаторы:
- повышая напряжение, которое вырабатывают генераторы электростанций, они упрощают передачу электрической энергии на большие расстояния за счет снижения потерь;
- понижая, они делают электроэнергию пригодной для потребления.
Кроме того переменный ток легко преобразуется в пульсирующий посредством выпрямителей, частота пульсации при этом представляет собой удвоенную промышленную частоту. Для избавления от пульсаций используются конденсаторные фильтры, сглаживающие последние до постоянного тока.
Источники и сферы применения постоянного тока
Невзирая на преимущества переменного тока, постоянный находит широкое применение в различных областях, начиная от питания микроэлектроники и заканчивая тяговыми электродвигателями постоянного тока локомотивов. Источниками постоянного тока являются:
- описанный выше преобразователь преобразующий переменный ток в постоянный (трансформатор → выпрямитель → фильтр + стабилизатор);
- химические источники питания: аккумуляторы, накапливающие электроэнергию, гальванические элементы;
- генераторы постоянного тока, на примере автомобильного (старые модели) или тягового генератора тепловоза;
- альтернативные источники (солнечные батареи, ветрогенераторы) и пр.
Практически все электронные компоненты питаются постоянным током формируемым блоками питания. Неслучайно постоянный ток находит применение в любой технике, включающей электронику, начиная от бытовых приборов и заканчивая космическими кораблями. Электрические фонари, автономный электроинструмент, многочисленные гаджеты, игрушки везде используются аккумуляторы, питающие постоянным током.
- Постоянный ток необходим для технологии электролиза, позволяющего получать ряд цветных металлов и других химических элементов.
- Не обходятся без этого вида электроэнергии такие технологии как гальванопластика, гальванизация, ряд технологий электросварки.
- Ряд устройств преобразует постоянный ток в переменный. Такой принцип лежит в основе преобразователя частоты, инверторных стабилизаторов напряжения и сварочных аппаратов, источников бесперебойного питания и пр.
- Даже ряд медицинских технологий, например, электрофорез основаны на применении постоянного тока.
Ну и, конечно же, не обходится без этой разновидности энергии электротранспорт, оснащенный электрическими двигателями постоянного тока:
- морской транспорт, представленный подводными лодками, дизель-электроходами, ледоколами;
- городской электротранспорт (метрополитен, трамваи и троллейбусы);
- железнодорожный транспорт.
На постоянном токе работают электромобили, различная техника, подъемные механизмы, словом это основной вид электроэнергии, спрос на который никогда не иссякнет.
