Неизменный и переменный электрический ток

Таковой переменный ток можно сделать, если рамку из проводника умеренно крутить в однородном магнитном поле относительно оси, перпендикулярной направлению линий магнитной индукции.

Магнитный поток, пронизывающий контур рамки, определяют как

Генерация переменной ЭДС основывается на явлении электромагнитной индукции. Значение ЭДС определяют по формуле:

Если рамка состоит не из 1-го, а из n витков, то ЭДС индукции:

Для снятия ЭДС, индуцированной в рамке, концы проводника укрепляют к контактным кольцам, от которых через контактные щеточки ЭДС включают потребителя в цепь. Разумеется, если б кольца были изменены 2-мя полукольцами, во наружной части круга был бы пульсирующий ток 1-го направления.

Отметим, что описанную конструкцию генератора переменного тока применяют изредка и исключительно в маломощных генераторах. Сущность в том, что при помощи скользящих контактов фактически нереально отвести от генератора мощнейший ток высокого напряжения. Термическое действие тока и искрение на контактах определили бы их резвое разрушение.

Видео

Недочеты неизменного тока

Из выше изложенного следуют такие недочеты.

1. Сложность увеличения и понижения напряжения, другими словами преобразования электроэнергии неизменного тока. Прежде всего это вызвано сложность конструкций преобразователей. Так как нужны массивные полупроводниковые ключи, рассчитанные на высочайшее напряжение. Отсутствие которых приводит к большенному числу последовательно и параллельно соединенных полупроводниковых устройств. В итоге понижается надежность всего преобразователя, возрастает цена и растут утраты мощности.
2. Электрические машины имеют более сложную конструкцию, потому наименее надежны и поболее накладные, как в производстве, так и в эксплуатации.
3. Трудности в развязке высокого и низкого напряжений.

Почему переменный ток применяется почаще неизменного

Исследователи обосновали не так давно: передавать неизменный ток прибыльнее. Понижаются утраты излучения полосы. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, нередко ставил опыты на для себя. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая разные газы, Тесла достигнул большого фуррора: сразил предел 86 лет. Ученый нашел: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз за секунду делает процесс неопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, показывал свечение устройства, пропуская через собственное тело токи высочайшей частоты. Утверждал: явление безобидно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, сразу очищает. Тесла рассказывал, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали изумительные явления по обозначенным причинам:

• Неидеальные генераторы механического типа. Крутящееся поле использовалось в прямом смысле: с помощью мотора раскручивался ротор. Схожий принцип бессилен выдать токи высочайшей частоты. Сейчас проблематично, несмотря на сегодняшний уровень развития технологии.
• В простом случае применялись ручные размыкатели. Совсем нечего гласить о больших частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Характеристик частей определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен способности применять способы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем представить, Тесла мог применять изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Но вопросы безопасности лишены знатного первого места. Частоту 60 Гц (принятая США) предложил Никола Тесла, как лучшую для функционирования движков своей конструкции. Сильно отличается от неопасного спектра. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у неизменного.

Через эфир

Доныне неудачно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир нашел Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сейчас понятно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая 1-ое Земное сообщение «Генрих Герц».

Лицезреем, Исследователи мужи дружны между собой. Сколько почтения показывает 1-ое сообщение. Дата остается спорной, каждое правительство первенство желает присвоить безраздельно. Переменный ток делает поле, распространяющееся через эфир.

Сейчас общеизвестны спектры вещания, окна, стенки атмосферы, разных сред (вода, газы). Принципиальное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой простых колебаний-синусоид (согласно аксиомам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая простых составляющих. Случайный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие через толщу отлично и плохо. Не всегда последнее оказывается нехорошим эффектом. Микроволновые печи применяют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны никчемны, зато неплохи кулинарными возможностями!

Новичков беспокоит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную доныне учеными загадку.

Диполь антенна Герца

Война токов

Активное внедрение неизменного тока началось в конце 19 века. Тогда Эдисон довел до мозга лампочку (1890) и основал 1-ые в Нью-Йорке электростанции, которые производили неизменный ток напряжением 110 Вольт.

Внедрение неизменного тока было связано с существенными потерями при его передаче на огромные расстояния. Переменный ток нельзя было применять из-за того, что не было соответственных счетчиков и моторов, работавших на переменном токе. Так же был затруднен процесс преобразования неизменного тока в переменный. При всем этом переменный ток можно было без утрат передавать на огромные расстояния.

В то время в Америку из Сербии приехал Никола Тесла, который устроился на работу в компанию к Эдисону. Тесла изобрел электродвигатель переменного тока, сообразил все выгоды и предложил Эдисону его внедрение.

Тесла и Эдисон

Эдисон не послушал Теслу и к тому же не выплатил ему заработную плату. Так и началось известное противоборство изобретателей — война токов.

Она продолжалась более 100 лет и завершилась в 2007 году. Тогда New-york на сто процентов перебежал на электроснабжение переменным током.

Достоинства неизменного тока

1. Главное преимущество электроэнергии неизменного тока – это отсутствие реактивной мощности. А это означает, что вся мощность, выработанная генератором, потребляется нагрузкой за вычетом утрат в проводах.
2. Неизменный ток в отличие от переменного протекает по всему сечению проводника.

Обозначенные два пт приводят к тому, что если передавать одну и ту же мощность при равных напряжениях неизменным и переменным токами, то утраты мощности электроэнергии неизменным током могли быть практически вдвое меньше, чем при переменном токе.

К тому же, если рассматривать такие бытовые электронные устройства как ноутбуки, компы, телеки и т. п., то они все имеют блоки питания, модифицирующие переменное напряжение 220 В (230 В) в неизменное напряжение более низкой величины. А такие преобразования связаны с частичной потерей мощности.

Не считая того, как было сказано ранее, трехфазный асинхронный мотор (АД) можно подключить впрямую к сети 380 В, что полностью оправдано в этом случае, когда не нужна изменять режим работы мотора. Но если нужно изменять частоту вращения его вала, то необходимо на обмотки статора подавать напряжение, частота и амплитуда которого должны изменяться пропорционально, согласно закону Костенка. Для этого используют трехфазные автономные инверторы (АИ), в большинстве случаев инверторы напряжения. Такие инверторы должны получать питание от источника неизменного напряжения.

Особенности домашней и офисной проводки

«Последняя миля» системы электроснабжения начинается после последней трансформаторной подстанции, понижающей напряжение до величины 0.4 кВ. Первичные обмотки последнего понижающего трехфазного трансформатора могут быть соединены по хоть какой схеме («треугольник» либо «звезда» – как комфортно энергетикам), но вторичные обычно всегда подключают по схеме «звезда». При этом точку соединения обмоток трансформатора электрически соединяют с землей, и к этой точке идет дополнительный провод, именуемый «нулевым». Таким макаром, электрическая энергия от понижающей трансформаторной подстанции поступает к потребителям по четырем проводам, из которых три являются «фазными» (фаза А, фаза В и фаза С), а 4-ый – нулевым (Набросок 12).

Напряжение каждой из вторичных обмоток трансформатора равно 230 В. Таким макаром, напряжение между нулевым и хоть каким из фазных проводов равно 230 В. Это напряжение энергетики именуют «фазным». Но если измерить напряжение между хоть какими 2-мя фазными проводниками, то окажется, что оно будет примерно равно 400 В, что практически вдвое больше. Это напряжение именуют «линейным». Четкое соответствие между фазными VF и линейными VL напряжениями определяется формулой:

Происходит это из-за того, что фазные напряжения смещены по фазе на 120°, из-за чего и происходит это повышение (Набросок 13). При всем этом результирующее напряжение является синусоидальным, но сдвинутым по фазе на –5π/6 (–150°) по отношению к опорной фазе (фазе, потенциал которой принят в качестве нулевого при проведении измерений).

Возможность получения нескольких напряжений является еще одним преимуществом трехфазной системы, ведь, как понятно из предшествующей статьи, чем выше напряжение питания, тем меньше ток в цепи и дешевле электрические кабели. Таким макаром, маломощных потребителей, на теоретическом уровне, можно подключать к фазному напряжению 230 В, а массивных – к линейному 400 В, что дозволит по одному и тому же кабелю пропустить в 1.732 раза больше энергии.

Но на практике поступают мало по другому. Маломощных потребителей, вправду, подключают к одной из фаз системы электроснабжения, а массивных – сходу к трем фазам (Набросок 14). В данном случае массивные потребители потребляют энергию сходу из 3-х фаз, что обеспечивает равномерное рассредотачивание механической нагрузки на вал генератора электростанции и уменьшает утраты при транспортировке электричества.

Набросок 14.

Методы подключения потребителей разной мощности.

В системах электроснабжения «массивными» числятся потребители, имеющие мощность более 1 кВт. Начиная с этого уровня, трехжильные медные кабели становятся дешевле двухжильных. Тем самым очень трудно отыскать однофазовое оборудование с мощностью более 2.5 кВт. По этой же причине наибольший ток большинства электрических розеток не превосходит 16 A. При таком токе наибольшая мощность, которую можно потребить от розетки, равна 230∙16 ≈ 3.7 кВт, что полностью довольно для питания большинства однофазовых устройств.

Где применяется переменный ток

Переменный ток лежит в базе принципа деяния большинства узнаваемых сейчас устройств. Проще сказать, где применяется неизменный, читатели сделают выводы:

1. Неизменный ток применяется в аккумах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Позже в приборе электричество преобразуется в подходящую форму.
2. КПД коллекторных движков неизменного тока выше. По этой причине прибыльно использовать обозначенные разновидности.
3. С помощью неизменного тока действуют магниты. Например, домофонов.
4. Неизменное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых границах. В индустрии носит название неизменного.
5. Неизменное напряжение применяется кинескопами для сотворения потенциала, роста эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя время от времени различие существенно.

В других случаях переменный ток выказывает значимое преимущество. Трансформаторы – неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далековато не всегда властвует неизменный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так еще проще и удобнее получить достойные технические свойства.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Неизменный и переменный ток

Электричество – это тип энергии, передаваемый движением электронов через проводящий материал. К примеру, металлы представляют собой материалы с высочайшей электропроводностью и позволяют просто перемещать электроны. Снутри проводящего материала электроны могут двигаться в одном либо нескольких направлениях.

Понятие о неизменном и переменном токе

Что такое неизменный ток, определяется из нрава движения электрозарядов. Аналогично можно установить, что такое переменный ток.

1. Когда поток электрозарядов задан в одном направлении, он считается неизменным током;
2. Когда электронный поток меняет направление и интенсивность во времени, он именуется переменным током. При этом конфигурации идут циклически, по синусоидальному закону.

Большая часть современных электросетей применяют переменный электрический ток, производящийся на электрических станциях надлежащими генераторами.

Графики неизменного и переменного токов

Неизменный ток (DC) генерируется батареями, топливными элементами и фотоэлектрическими модулями. Есть и генераторы неизменного тока. Другое его получение – преобразование из однофазового и трехфазного переменного тока (АС) при помощи выпрямительных устройств.

В оборотном случае АС может быть получен из DC, используя инверторы, хотя разработка тут несколько труднее.

История

В природе электричество встречается относительно изредка: оно генерируется только несколькими животными и существует в некоторых природных явлениях. В поисках искусственной генерации потока электронов Исследователи сообразили, что можно вынудить электроны перейти через железную проволоку либо другой проводящий материал, но исключительно в одном направлении, так как они отталкиваются от 1-го полюса и притягиваются к другому. Так родились батареи и генераторы неизменного тока. Изобретение приписывается, в главном, Томасу Эдисону.

В конце 19-го века другой узнаваемый ученый, Никола Тесла, разрабатывал методы получения переменного тока. Основными причинами работ в этой области явились обнаруженные недочеты неизменного тока при передаче электроэнергии на огромные дистанции. Оказалось, что для переменного тока еще проще повысить напряжение передающих линий, тем уменьшив утраты и получив возможность транспортировки огромных объемов электроэнергии, а отлично повысить напряжение на линиях с неизменным током в те времена было невыполнимо.

Для получения переменного тока Тесла использовал крутящееся магнитное поле. Если МП изменяет направленность, направление электронного потока также варьируется, и генерируется переменный ток.

Изменение направления в электронном потоке осуществляется очень стремительно, много раз за секунду. Измерения частоты выполняются в герцах (равных циклам за секунду). Таким макаром, переменный ток частоты 50 Гц можно представить, как выполнение 50 циклов за секунду. В каждом цикле электроны изменяют направление и ворачиваются к начальному, потому поток электронов изменяет направленность 100 раз за секунду.

Сравнительные свойства неизменного и переменного токов

Разница между 2-мя видами токов заключена в их природе и вытекающих из этого свойствах.

Отличие неизменного тока от переменного:

1. При переменном токе меняется направленность и интенсивность электронного потока, при неизменном – она неизменна;
2. Частота неизменного тока не может существовать. Это понятие применимо только для переменного тока;
3. Полюсы (плюс и минус) всегда одинаковы в электроцепи неизменного тока. В электроцепи переменного тока положительные и отрицательные полюса изменяются с повторяющимися интервалами;
4. При передаче переменного тока напряжение просто преобразуется и транспортируется с применимым уровнем утрат.

Изменение полярности подключения DC может привести к необратимому повреждению устройств. Дабы этого избежать, на оборудовании обычно ставятся обозначения полюсов. Аналогично контакты отличаются обычным внедрением железной пружины для отрицательного полюса и пластинки – для положительного. В устройствах с перезаряжаемыми батареями трансформатор-выпрямитель имеет выход, так что соединение осуществляется только одним методом, что предутверждает инверсию полярности.

Обозначение полярности на аккуме

В крупномасштабных установках, к примеру, на телефонных станциях и другом телекоммуникационном оборудовании, где имеется централизованное рассредотачивание неизменного тока, применяются особые соединительные и защитные элементы,

Неизменный и переменный ток имеют свои плюсы и недочеты, отражающиеся на области их использования. По преимуществу широта применения переменного тока разъясняется легкостью его преобразования.

Различия при транспортировке

Когда ток течет, часть энергии электронов преобразуется в тепло, благодаря активному сопротивлению проводов. Электрические нагреватели тоже основаны на этом эффекте. В конце полосы меньше энергии передается потребителю. Рассеиваемые мощности именуются потерями. Для уменьшения утрат применяется увеличение напряжения при транспортировке. Эти физические зависимости применимы и к неизменному, и к переменному току, но при реализации схем передачи появляются различия.

Плюсы и недочеты переменного тока

При начале строительства передающих электросетей внедрение трансформаторов было единственной возможностью получать высочайшие напряжения и потом снижать их до подходящего уровня при рассредотачивании к потребителям. Такая разработка называлась трансформаторной, и до сего времени структура транспортировки электроэнергии не поменялась. Практически везде применяется переменный ток, который представляет собой трехфазные системы.

ЛЭП переменного тока

Позднее стали конструироваться и полосы неизменного тока, которые последние годы применяются все обширнее. Возросший энтузиазм к их применению разъясняется существенными недочетами систем переменного тока: в длинноватых линиях утраты электроэнергии значительны. Причинами их являются наличие емкостного и индуктивного сопротивлений.

1. При резвой смене направления потока электронов наблюдается схожий на перезарядку конденсаторов эффект. Появляются дополнительные емкостные токи. В особенности это сказывается на наземных и подводных кабелях, изолирующий слой которых обладает высочайшим конденсаторным эффектом;
2. Индуктивное сопротивление линий возникает так как электрические токи генерируют магнитные поля, меняющиеся с частотой тока. Возникают индуктивные токи.

Принципиально! Оба вида реактивных сопротивлений растут с повышением протяженности линий.

Плюсы переменного тока:

• легкая трансформация напряжения;
• возможность комбинирования разных систем передачи;
• возможность применения общесистемной частоты.

Недочеты переменного тока:

• необходимость компенсации реактивной мощности при транспортировке на значимые расстояния;
• сравнимо высочайшие утраты.

Плюсы и недочеты неизменного тока

Прежде всего, чем отличается переменный ток от неизменного, – это присутствием источников утрат на реактивную энергию. Но неизменный электрический ток подразумевает утраты на нагрев. Четкое их определение находится в зависимости от технологии и уровня напряжения. Для больших напряжений – около 3% на 1000 км.

Другим источником утрат в системах электропередачи на неизменном токе служат подстанции для преобразования переменного тока в неизменный, и напротив. Суммарные утраты намного ниже, чем для переменного тока, но существенными являются вещественные издержки на строительство этих подстанций.

Оборудование для высоковольтной ЛЭП неизменного тока

Принципиально! Для увеличения рентабельности линий электропередачи на неизменном токе используются ЛЭП большой длины.

Техническое развитие в ближайшее время получила передача электроэнергии на неизменном токе, благодаря разработке новых электронных компонент для сотворения больших уровней напряжения неизменного тока – высокопроизводительных тиристоров либо биполярных транзисторов.

Любопытно. Сейчас вероятны системы передачи неизменного тока с напряжением до 800 кВ и пропускной способностью до 8000 мВт на расстояние более 2000 км.

Достоинства высоковольтных ЛЭП неизменного тока:

• возможность передачи мощности по подводным, наземным и подземным кабельным линиям на огромные расстояния;
• нет утрат из-за реактивной мощности;
• наилучшее внедрение изоляции кабелей.

Недочеты высоковольтных ЛЭП неизменного тока:

• недостаточно стремительная коммутация имеющихся каналов неизменного тока;
• не достаточно стандартизированной электротехники;
• не развиты распределительные сети передачи электроэнергии, транспортировка ведется от пт до пт.

Другие варианты использования неизменного и переменного тока

1. DC совершенно подходит для зарядки аккумов и батарей частей. Им необходимо такое питание, так как зарядная мощность всегда должна идти в одном направлении. Соответственно, устройства, работающие от аккумов, также нуждаются в DC, к примеру, фонарик либо ноутбук;
2. Телевидение, радио, компьютерная техника применяют DC;
3. Применяемые в индустрии и в быту электродвигатели работают как на АС, так и на DC. То же относится к плитам, утюгам, чайникам и лампам накаливания;
4. DC нужен для установок электролиза, где принципиально наличие постоянных полюсов. Только время от времени полярность соблюдать не непременно, а именно при электролизе газов. Тогда может применяться переменный электроток;
5. Около половины глобальных контактных сетей жд транспорта применяют DC. Сначала развития электрифицированных стальных дорог были пробы использования трехфазных движков, но создание контактной сети для них столкнулось с неуввязками. На DC работает городской электротранспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Другой метод устройства жд контактных сетей – использование одной фазы переменного тока;

Контактная сеть стальных дорог

1. Для измерения токов, напряжений и мощности есть приборы. Есть работающие лишь на DC, как магнитоэлектрические амперметры, также использующие только АС, как индукционные счетчики. Нередко применяют универсальную измерительную технику.

Оба вида тока нужны и используются в разных областях. Какой из них применять, находится в зависимости от механизма работы электрического оборудования и устройств.

Переменный и неизменный ток в технике

В наше время электрический ток исполь­зуется во всех отраслях народного хозяйства. И мы знаем, что ток бывает 2-ух видов: по­стоянный и переменный. Напомним, что при неизменном токе электроны в электрической цепи движутся всегда в одном направлении, а при переменном токе безпрерывно меняют на­правление. Какой ток — переменный либо неизменный — больше нужен технике и про­мышленности?

Передача электроэнергии на огромные расстояния вероятна только при больших на­пряжениях тока, достигающих 110, 220, 400 и даже 500—800 тыс. в. А генератор электриче­ской станции способен сделать напряжение не выше 20 тыс. в. В то же время для разных электрических машин и аппаратов нужен элект­рический ток напряжением всего в несколько 10-ов либо сотен вольт. Вот тут переменный ток оказывается неподменным. Ведь он позволяет при помощи трансформаторов просто изменять напряжение в всех границах: повы­шать на электрических станциях для передачи на боль­шие расстояния и опять понижать непосредст­венно у потребителей.

В конце прошедшего столетия российский элект­ротехник М. О. Доливо-Добровольский получил трехфазный переменный ток, владеющий очень необходимыми плюсами. Во-1-х, трехфаз­ные полосы электропередач прибыльнее однофаз­ных: по ним при той же издержке проводов и изо­ляции можно передать больше энергии, чем по однофазовым. А во-2-х, благодаря свой­ству трехфазного переменного тока создавать крутящееся магнитное поле удалось выстроить очень обыкновенные и надежные асинхронные элек­трические движки, которые на данный момент обширно применяются для привода станков и машин.

Вот эти свойства переменного тока позво­лили ему занять ведущее положение в технике и послужили предпосылкой того, что в наши деньки все промышленные электростанции вырабаты­вают только трехфазный переменный ток.

Более половины вырабатываемой электри­ческой энергии потребляют электрические дви­гатели. Не считая обычных асинхронных двигате­лей, не имеющих обмотки на роторе, есть дви­гатели с обмоткой и контактными кольцами на роторе. Такие моторы развивают огромные усилия при трогании с места, и потому их в большинстве случаев используют на подъемных кранах. Еще есть синхронные движки, имеющие постоянную скорость вращения. Благодаря этому они используются в машинах и механиз­мах, требующих неизменной скорости движе­ния независимо от их нагрузки: в эскалато­рах метрополитена, в огромных водяных насосах, электрических часах и др. Электрические дви­гатели бывают малеханькими, меньше катушки нитей, и большими, как карусель.

Использование для привода станков сходу не­скольких электрических движков позволило убрать сложную систему передач, упро­стить механизмы станков, облегчило управле­ние ими и отдало возможность сделать автома­тические полосы.

Малые размеры и простота электрических движков дозволили применять электри­ческую энергию там, где ранее применялся только ручной труд. Электрические дрели, пилы, рубанки, гайковерты и другой инстру­мент намного облегчили труд рабочих, сделали его более производительным. Электрические полотеры, пылесосы, стиральные машины и хо­лодильники пришли на помощь домашним хозяйкам. А еще ранее в домах появились электрические чайники, утюги, плитки.

Переменный ток — неплохой источник теп­ла. В массивных дуговых электропечах плавят и варят металл. Электрические печи обширно применяются в установках «искусственного климата», для подогрева сушильных шифанеров и помещений, нагрева металлов и т. д.

Электрические лампочки светят независимо от того, какой ток идет через их нити: перемен­ный либо неизменный. Но передача переменного тока более экономна, и трансформаторы по­зволяют просто получать и поддерживать необ­ходимое напряжение. Потому осветительная сеть городов и сел питается переменным током.

Но вот мы сели в трамвай, троллейбус, в ва­гон метро, в пригородную электричку — и сра­зу попали во владения неизменного тока. Дело в том, что обыкновенные и комфортные электрические дви­гатели переменного тока не позволяют плавненько поменять скорость собственного вращения. А изменять скорость движения приходится практически непрерыв­но; с таковой работой может отлично совладать только тяговый мотор неизменного тока.

Питание таких движков осуществляется от особых тяговых выпрямительных под­станций, на которых переменный ток преобра­зуется в неизменный, а потом подается в кон­тактную сеть — в провода и рельсы.

Но Исследователи и инженеры задумались, нельзя ли на транспорте применить переменный ток. Оказалось, можно. И уже на данный момент на многих стальных дорогах в контактных проводах течет переменный ток напряжением до 25 тыс. в, а в предстоящем переменным током будут элек­трифицированы все стальные дороги. Но дви­гатели электровозов как и раньше работают на неизменном токе: выпрямительные уста­новки, превращающие переменный ток в по­стоянный, в данном случае находятся также на электровозах.

С помощью электрических движков по­стоянного тока приводятся в движение колеса тепловозов, механизмы прокатных станов, ша­гающих экскаваторов и многих других машин.

Есть и еще большая и принципиальная область, в ко­торой переменный ток не может конкурировать с неизменным. Идет речь об электролизе — про­цессе, связанном с прохождением тока через водянистые смеси — электролиты. Под дейст­вием неизменного тока электролит разлагается на отдельные элементы, которые осаждаются на опущенных в электролит электродах. Таким методом получают алюминий, магний, цинк, медь, марганец. В хим промыш­ленности с помощью электролиза добывают фтор, хлор, водород и другие вещества. С по­мощью электролиза наносят защитные покры­тия на изделия из металаа (см. ст. «Защита металла»).

Неизменный ток удачно конкурирует с пе­ременным в сварочном деле (см. ст. «Как сва­ривают металл»). При сварке неизменным током частицы металла переносятся с электрода на изделие более верно и шов выходит лучше, чем при сварке переменным током.

Есть у неизменного тока еще одна особен­ность. Быстрее не у самого тока, а у его источ­ников. Дабы получить переменный электри­ческий ток, необходимо обязательно приводить в дви­жение генератор, а неизменный ток могут давать недвижные аккумуляторные батареи и галь­ванические элементы. Эти характеристики источников электрического тока в ряде всевозможных случаев застав­ляют отдавать предпочтение неизменному току. К примеру, как завести мотор стоящего на месте автомобиля? Довольно надавить кнопку стартера, и мотор неизменного тока, получая питание от аккумуляторной батареи, заведет мотор. А когда мотор работает, он крутит генератор, который вновь заряжает аккумуляторную батарею. Таковой обратимый процесс недоступен для переменного тока.

На многих шахтах работают электровозы с аккумуляторными батареями, а в цехах заво­дов, на вокзалах и на складах нередко можно повстречать маленькие электрические телеги с аккумами — электрокары.

Огромные аккумуляторные батареи исполь­зуются для питания устройств сигнализации, управления и аварийного освещения на элект­ростанциях, в поездах и даже в троллейбусах. Легкие батареи и гальванические бата­реи используются в переносных радиостанциях, в радиоприемниках, в электрических фонарях, измерительных и других устройствах.

А вспомните об искусственных спутниках Земли и космических кораблях: на них уста­новлены полупроводниковые солнечные бата­реи — они тоже дают неизменный электриче­ский ток (см. ст. «Полупроводники в технике»).

До того как окончить наш рассказ, вер­немся на короткий срок к его началу — к передаче электроэнергии по проводам. Переда­ваемые мощности и длина линий электропере­дач безпрерывно растут, и приходится повы­шать напряжение до 500 и даже до 800 тыс. в.

И вот оказалось, что при этих критериях пе­редавать электрическую энергию прибыльнее на неизменном токе. В два раза лучше применяется изо­ляция, возрастает пропускная способность воздушных линий электропередач, уменьшает­ся количество проводов. Принципиально, что отпа­дет необходимость в сложном процессе синхро­низации при включении линий, соединяющих огромные электростанции либо энерго системы. Этого, пожалуй, полностью довольно, дабы обосновать необходимость использова­ния неизменного тока для сверхдальних передач энергии. Правда, для получения неизменного тока высокого напряжения и последующего преобразования его в переменный ток низкого напряжения необходимы очень сложные и дорогие преобразовательные подстанции. Но, невзирая на это, расчеты демонстрируют, что в ряде всевозможных случаев для сверхмощных и сверхдальних электропе­редач все таки прибыльнее применять постоян­ный ток. Потому на данный момент уже проходят работы по сооружению таких линий электропередач на неизменном токе.

Естественно, перечисленными тут примерами далековато не исчерпываются все области приме­нения электроэнергии. Тут ничего не сказано об ее использовании для телеграфной и телефонной связи, для радио и телевидения и иных целей, но об этом вы прочтете в других статьях этого тома. Ясно одно: нам нужен и пе­ременный и неизменный ток и никогда какой-то из них не выпихнет другого. Напротив, разум­ное использование обоих позволяет лучше и пол­нее применять электрическую энергию на благо человека.

Видео: Физика 11 класс (Урок№8 — Переменный электрический ток.)