Каква е разликата между променлив ток и постоянен ток

Съдържание

1. Основи на електрическия ток
2. Какво всъщност е постоянният ток
3. Как работи променливият ток
4. Основни разлики между променливотоковия и постояннотоковия ток
5. Защо променливият ток доминира в преноса на енергия
6. Естествената роля на постоянния ток в батериите
7. Преобразуване между променлив и постоянен ток
8. Променлив и постоянен ток в ежедневните устройства
9. Аспекти на безопасността при променливотоковото и постояннотоковото захранване
10. Кога да използвате променлив или постоянен ток

Основи на електрическия ток

Електричеството захранва почти всичко, което използваме, но то се предлага в две основни форми: променлив ток (Климатик) и постоянен ток (Вашингтон). Основната разлика между Климатик и Вашингтон се състои в това как електроните се движат през проводник. Разбирането на това разграничение помага да се обясни защо вашият контакт захранва единия вид, докато акумулаторът на колата ви захранва другия.

Какво всъщност е постоянният ток

Постоянният ток тече постоянно в една посока. Електроните се движат от отрицателния към положителния извод по постоянен, непрекъснат път. Този еднопосочен поток прави постоянния ток естествения резултат от химичните реакции вътре в батериите и изборът по подразбиране за повечето електронни схеми.

Батериите произвеждат постоянен ток, защото електрохимичният процес избутва електроните само в една посока. Слънчевите панели също генерират постоянен ток по същата причина – фотоволтаичният ефект създава постоянен поток от електрони към едната страна на клетката.

Как работи променливият ток

Променливият ток периодично обръща посоката си. Електроните осцилират напред-назад, обикновено с фиксирана честота. В повечето страни електричеството в домакинствата се редува с...50 или 60 цикъла в секунда (Hz), създавайки гладка синусоидална форма на вълната.

Електроцентралите генерират променлив ток, защото въртящите се генератори естествено произвеждат този осцилиращ ток. Обръщането се случва плавно, позволявайки на напрежението да се покачва, спада и да променя полярността многократно всяка секунда.

Основни разлики между променливотоковия и постояннотоковия ток

Основната разлика между променливия и постоянния ток е насочеността.Вашингтон поддържа постоянна полярност—положителните и отрицателните клеми никога не се разменят — докатоПолярността на променливотоковия ток се обръща многократно.

Тази разлика в посоката води до практически последици. Постоянният ток доставя мощност с минимални загуби на къси разстояния в нисковолтови системи, но става неефективен на дълги разстояния без сложно преобразуване. Променливият ток, за разлика от него, може да се повишава до много високи напрежения за предаване и след това да се понижава за безопасна употреба.

Друго разграничение се проявява в начина, по който всеки от тях взаимодейства с компонентите. Кондензаторите блокират постоянния ток, но пропускат променливия ток. Индуктивностите се съпротивляват на промените в променливия ток по-силно, отколкото на постоянния постоянен ток. Тези поведения оформят дизайна на схемите и устройствата.

Защо променливият ток доминира в преноса на енергия

Преносът на енергия на дълги разстояния разчита почти изцяло на променлив ток. Трансформаторите работят само с променлив ток, което позволява повишаване на напрежението за ефективно преминаване през електропроводите и намаляване за доставка до домове и фабрики.

Високоволтовият променлив ток страда от далеч по-малки загуби на енергия от постоянния ток при еквивалентни напрежения в традиционните линии. Въпреки че съществуват съвременни високоволтови постояннотокови системи за специфични маршрути на дълги разстояния, променливият ток остава гръбнакът на електрическите мрежи по целия свят поради съвместимостта си с трансформатори и лесното регулиране на напрежението.

Естествената роля на постоянния ток в батериите

Батериите съхраняват и доставят енергия като постоянен ток. Независимо дали са оловно-киселинни, литиево-йонни или никел-метал хидридни, химичните реакции вътре в батерията изтласкват електроните в една постоянна посока. Това прави постоянния ток идеален за преносимо захранване и съхранение на енергия.

Когато зареждате батерия от електрическата мрежа, зарядното устройство първо преобразува домакинския променлив ток в постоянен. По време на разреждането батерията подава чист постоянен ток към устройствата или, чрез инвертор, преобразуван променлив ток за захранване на стандартни уреди.

В автономните слънчеви системи, панелите произвеждат постоянен ток, който се подава директно в батериите. Съхраненият постоянен ток може да захранва нисковолтови лампи и устройства или да се преобразува в променлив ток за по-широка употреба.

Преобразуване между променлив и постоянен ток

Токоизправителите превръщат променливия ток в постоянен. Повечето захранвания и зарядни устройства съдържат токоизправителни вериги – често мостови токоизправители с диоди – които позволяват на тока да тече само в една посока, произвеждайки пулсиращ постоянен ток, който след това се изглажда.

Инверторите изпълняват обратната задача, като трансформират постоянен ток в променлив ток. Инструменти, захранвани с батерии, слънчеви инсталации и непрекъсваеми захранвания – всички те разчитат на инвертори, за да произвеждат използваем домакински ток от съхранен постоянен ток.

Съвременните конвертори постигат висока ефективност, често над 90%, но по време на преобразуването винаги се губи известна част от енергията като топлина.

Климатик и Вашингтон в ежедневните устройства

Повечето домакински уреди – хладилници, перални машини, климатици – работят директно на променлив ток, защото двигателите и нагревателните елементи работят ефективно с променлив ток.

Електроника като телефони, лаптопи и Светодиод лампи работи вътрешно с нисковолтов постоянен ток. Техните захранващи адаптери преобразуват домакинския променлив ток в необходимото постоянно напрежение.

Електрическите превозни средства съхраняват енергия в големи Вашингтон батерии, но използват инвертори за задвижване на Климатик двигатели. Някои по-нови конструкции използват Вашингтон двигатели за по-лесно използване, но Климатик индукционните или постоянните магнитни двигатели остават често срещани поради характеристиките на работа.

Аспекти на безопасността на променливотоковия ток спрямо постояннотоковия

Както променливият, така и постоянният ток могат да бъдат опасни, но те влияят на тялото по различен начин. Променливият ток е склонен да причинява мускулни контракции, които могат да попречат на човек да пусне проводник под напрежение. Постоянният ток обикновено предизвиква еднократно силно свиване и след това освобождаване.

При типични за домакинските напрежения, променливият ток често се счита за по-опасен поради проблема „ддддхххлет-богддххх“. Тежестта на проблема обаче зависи повече от пътя на тока, продължителността и индивидуалните фактори, отколкото само от вида му.

Нисковолтовият постоянен ток (под около 50 V) обикновено се счита за безопасен за допир в повечето приложения, поради което много преносими устройства и слънчеви системи работят на 12 V или 24 V.

Кога да използвате променлив или постоянен ток

Използвайте променлив ток, когато се свързвате към мрежата, захранвате големи уреди или пренасяте електричество на разстояние. Съвместимостта му с трансформатори и съществуваща инфраструктура го прави практичен избор за повечето стационарни инсталации.

Изберете постоянен ток (Вашингтон) за съхранение на батерии, преносима електроника, производство на слънчева енергия и прецизни системи за управление. Телекомуникациите, центровете за данни и много промишлени процеси разчитат на постоянен ток за стабилност и ефективност.

Все по-често хибридните системи комбинират както променлив ток за разпределение, така и постоянен ток за съхранение и ефективност на крайното потребление. С напредването на технологията на батериите, все повече приложения могат да се насочат към Вашингтон-центрирани конструкции, за да се намалят загубите от преобразуване.

Разбирането на разликата между променлив ток (Климатик) и постоянен ток (Вашингтон) помага при избора на правилния източник на захранване, отстраняването на проблеми и разбирането защо съвременните енергийни системи съчетават и двете форми, за да постигнат надеждност и ефективност.