 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июнь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Постоянный ток ( DC ) - это однонаправленный поток электрического заряда . Электрохимическая ячейка является ярким примером постоянного напряжения. Постоянный ток может течь через проводник, такой как провод, но также может течь через полупроводники , изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках . Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока. Термин , ранее используемый для этого типа тока был гальванический ток . [1]
Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного , когда они изменяют ток или напряжение . [2] [3]
Постоянный ток может быть преобразован из источника переменного тока с помощью выпрямителя , который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые позволяют току течь только в одном направлении. Постоянный ток можно преобразовать в переменный через инвертор .
Постоянный ток имеет множество применений, от зарядки аккумуляторов до больших источников питания для электронных систем, двигателей и многого другого. Очень большое количество электроэнергии, получаемой с помощью постоянного тока, используется при выплавке алюминия и других электрохимических процессах. Он также используется на некоторых железных дорогах , особенно в городских районах . Постоянный ток высокого напряжения используется для передачи большого количества энергии от удаленных объектов генерации или для соединения электрических сетей переменного тока.
| Статьи о |
| Электромагнетизм |
|---|
 |
История [ править ]
Постоянный ток был произведен в 1800 году батареей итальянского физика Алессандро Вольта , его гальванической батареей . [5] Природа того, как течет ток, еще не была понята. Французский физик Андре-Мари Ампер предположил, что ток движется в одном направлении от положительного к отрицательному. [6] Когда французский производитель инструментов Ипполит Пикси построил первый динамо-электрический генератор в 1832 году, он обнаружил, что, когда используемый магнит проходил петли проволоки каждые пол-оборота, он заставлял электрический ток реверсировать, генерируя переменный ток . [7] По предложению Ампера, Pixii позже добавила коммутатор, тип «переключателя», в котором контакты на валу работают вместе с «щеточными» контактами, создавая постоянный ток.
В конце 1870-х - начале 1880-х годов электричество начали вырабатывать на электростанциях . Первоначально они были предназначены для электрического дугового освещения (популярный тип уличного освещения), работающего от постоянного или переменного тока очень высокого напряжения (обычно выше 3000 вольт). [8] За этим последовало широкое распространение постоянного тока низкого напряжения для внутреннего электрического освещения в офисах и домах после того, как изобретатель Томас Эдисон в 1882 году выпустил свою электрическую « утилиту » на основе лампы накаливания . Из-за значительных преимуществ переменного тока над постоянным ток в трансформаторахЧтобы повышать и понижать напряжения, чтобы обеспечить гораздо большие расстояния передачи, в течение следующих нескольких десятилетий постоянный ток был заменен переменным током в системе подачи энергии. В середине 1950-х годов была разработана высоковольтная передача постоянного тока , которая теперь является вариантом вместо систем высокого напряжения переменного тока на большие расстояния. Для подводных кабелей на большие расстояния (например, между странами, такими как NorNed ) этот вариант постоянного тока является единственным технически осуществимым вариантом. Для приложений, требующих постоянного тока, таких как энергосистемы третьего рельса , переменный ток распределяется на подстанцию, которая использует выпрямитель для преобразования мощности в постоянный ток.
Различные определения [ править ]
Термин « постоянный ток» используется для обозначения энергосистем, в которых используется только одна полярность напряжения или тока, и для обозначения постоянного, нулевого или медленно меняющегося местного среднего значения напряжения или тока. [9] Например, напряжение на источнике постоянного напряжения является постоянным, как и ток через источник постоянного тока . Решение для электрической цепи постоянного тока - это решение, в котором все напряжения и токи постоянны. Можно показать, что любую стационарную форму волны напряжения или тока можно разложить на сумму составляющей постоянного тока и изменяющейся во времени составляющей с нулевым средним значением; составляющая постоянного тока определяется как ожидаемое значение или среднее значение напряжения или тока за все время.
Хотя DC означает «постоянный ток», DC часто означает «постоянная полярность». Согласно этому определению, напряжения постоянного тока могут изменяться во времени, что видно по необработанному выходному сигналу выпрямителя или колебаниям голосового сигнала на телефонной линии.
Некоторые формы постоянного тока (например, вырабатываемые регулятором напряжения ) почти не имеют изменений напряжения , но все же могут иметь изменения в выходной мощности и токе.
Схемы [ править ]
Цепь постоянного тока - это электрическая цепь , состоящая из любой комбинации источников постоянного напряжения, источников постоянного тока и резисторов . В этом случае напряжения и токи в цепи не зависят от времени. Конкретное напряжение или ток в цепи не зависит от прошлого значения напряжения или тока в цепи. Это означает, что система уравнений, представляющая цепь постоянного тока, не включает интегралы или производные по времени.
Если к цепи постоянного тока добавляется конденсатор или катушка индуктивности , полученная цепь, строго говоря, не является цепью постоянного тока. Однако большинство таких схем имеют решение постоянного тока. Это решение выдает напряжения и токи в цепи, когда цепь находится в установившемся режиме постоянного тока . Такая схема представлена системой дифференциальных уравнений . Решение этих уравнений обычно содержит изменяющуюся во времени или переходную часть, а также постоянную или установившуюся часть. Именно эта часть установившегося состояния и является решением постоянного тока. Есть некоторые схемы, которые не имеют решения по постоянному току. Двумя простыми примерами являются источник постоянного тока, подключенный к конденсатору, и источник постоянного напряжения, подключенный к катушке индуктивности.
В электронике цепь, которая питается от источника постоянного напряжения, такого как батарея, или выход источника постоянного тока, обычно называют цепью постоянного тока, даже если имеется в виду, что эта схема питается постоянным током.
Приложения [ править ]
Бытовые и коммерческие постройки [ править ]
Постоянный ток обычно используется во многих приложениях со сверхнизким напряжением и некоторых приложениях с низким напряжением , особенно там, где они питаются от батарей или солнечных систем (поскольку оба могут производить только постоянный ток).
Для большинства электронных схем требуется источник питания постоянного тока .
Бытовые установки постоянного тока обычно имеют розетки , разъемы , переключатели и приспособления , отличные от тех, которые подходят для переменного тока. В основном это происходит из-за более низких напряжений, что приводит к более высоким токам для выработки той же мощности .
Обычно важно соблюдать полярность при работе с устройствами постоянного тока, если только устройство не оснащено диодным мостом для исправления этого положения.
EMerge Alliance - открытая отраслевая ассоциация, разрабатывающая стандарты распределения электроэнергии постоянного тока в гибридных домах и коммерческих зданиях .
Автомобильная промышленность [ править ]
В большинстве автомобильных приложений используется постоянный ток. Автомобильная батарея обеспечивает питание для запуска двигателя, освещения и системы зажигания. Генератор представляет собой устройство переменного тока , который использует выпрямитель для создания постоянного тока для зарядки аккумулятора. В большинстве автомашин, работающих на шоссе, номинально используются системы на 12 В. Многие тяжелые грузовики, сельскохозяйственная техника или землеройная техника с дизельными двигателями используют системы на 24 В. В некоторых старых автомобилях использовалось напряжение 6 В, например, в оригинальном классическом Volkswagen Beetle . Однажды электрическая система 42 Врассматривался для автомобилей, но нашел мало пользы. Для экономии веса и экономии провода металлический каркас автомобиля часто подключается к одному полюсу батареи и используется в качестве обратного проводника в цепи. Часто отрицательный полюс является соединением «заземления» шасси, но положительный полюс может использоваться в некоторых колесных или морских транспортных средствах.
Телекоммуникации [ править ]
В аппаратуре связи телефонной станции используется стандартный источник питания -48 В постоянного тока. Отрицательная полярность достигается заземлением положительной клеммы системы питания и аккумуляторной батареи . Это сделано для предотвращения отложения электролиза . В телефонных установках есть система батарей, обеспечивающая поддержание питания абонентских линий во время перебоев в подаче электроэнергии.
Другие устройства могут получать питание от телекоммуникационной системы постоянного тока с использованием преобразователя постоянного тока в постоянный для обеспечения любого удобного напряжения.
Многие телефоны подключаются к витой паре проводов и используют тройник смещения, чтобы внутренне отделить переменную составляющую напряжения между двумя проводами (аудиосигнал) от составляющей постоянного напряжения между двумя проводами (используется для питания телефона. ).
Передача электроэнергии высокого напряжения [ править ]
В системах передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (HVDC) постоянный ток используется для основной передачи электроэнергии, в отличие от более распространенных систем переменного тока. Для передачи на большие расстояния системы HVDC могут быть менее дорогими и иметь более низкие электрические потери.
Другое [ править ]
Приложения, использующие топливные элементы (смешивание водорода и кислорода вместе с катализатором для производства электроэнергии и воды в качестве побочных продуктов), также производят только постоянный ток.
Электрические системы легких самолетов обычно имеют напряжение 12 В или 24 В постоянного тока, аналогичные автомобильным.
См. Также [ править ]
 | Поищите постоянный ток в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- CCS
- Смещение постоянного тока
- Электрический ток
- Передача электроэнергии постоянного тока высокого напряжения .
- Нейтральная телеграфная система постоянного тока
- Солнечная панель
Ссылки [ править ]
- ↑ Эндрю Дж. Робинсон, Линн Снайдер-Маклер (2007). Клиническая электрофизиология: электротерапия и электрофизиологические исследования (3-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс . п. 10. ISBN 978-0-7817-4484-3.
- ^ NN Бхаргава и DC Kulshrishtha (1984). Базовая электроника и линейные схемы . Тата Макгроу-Хилл Образование . п. 90. ISBN 978-0-07-451965-3.
- ^ Национальная ассоциация электрического освещения (1915). Справочник электросчетчика . Trow Press. п. 81.
- ↑ Мел Горман. «Чарльз Ф. Браш и первая общественная электрическая система уличного освещения в Америке» . История Огайо . Kent State University Press . Историческое общество Огайо . 70 : 142.[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта - grants.hhp.coe.uh.edu» . Архивировано из оригинала на 2017-08-28 . Проверено 29 мая 2017 .
- ^ Джим Брайтхаупт, Физика, Palgrave Macmillan - 2010, стр. 175
- ^ «Машина Pixii, изобретенная Ипполитом Пикси, Национальная лаборатория сильного магнитного поля» . Архивировано из оригинала на 2008-09-07 . Проверено 12 июня 2008 .
- ^ Первая форма электрического света История угольной дуговой лампы (1800–1980-е годы)
- ^ Роджер С. Амос, Джеффри Уильям Арнольд Даммер (1999). Электронный словарь Newnes (4-е изд.). Newnes. п. 83. ISBN 0-7506-4331-5.
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с постоянным током на Викискладе?
- Постоянный ток (электроника) в Британской энциклопедии
- AC / DC: В чем разница? - Обучающие СМИ PBS
- Источники постоянного и переменного тока - ITACA
