Constant curent, originea și aplicarea acestuia
În același timp, metodele de obținere și de aplicare a curentului direct au fost cunoscute chiar și în vremurile lumii antice. Arheologii, care fac săpături în valea Eufratului, au găsit vase ceramice ciudate în casa unor bijutieri. Vasele au avut un dispozitiv similar cu o baterie galvanică și conectate împreună printr-un fir de cupru. Imaginați-vă surpriza arheologilor, când de dragul experimentului au umplut unul dintre vase cu acid și au un potențial egal cu unul și jumătate de volți la poli! Sa dovedit că vechii bijutieri au folosit acumulatori pentru acoperirea galvanică a bijuteriilor cu diverse metale, ceea ce a fost confirmat de probele finite de produse, care au fost adesea descoperite de omul de știință mai devreme.
Există ipoteze care vorbesc în favoarea faptului că, în timpul construcției piramidelor din Egipt, electricitatea a fost folosită pentru iluminarea sălilor și a coridoarelor în locurile în care au fost pictate basoreliefurile. Oamenii de știință încă se discută despre acest lucru, deoarece există o presupunere că lumina a fost alimentată de un sistem de oglinzi de la suprafață. Oricare ar fi fost, dar nu se găsesc urme de funingine pe pereții sălilor antice cu picturi și acest lucru rămâne un fapt inexplicabil până în prezent. Un lucru este clar: sumerienii știau cum să folosească energie electrică și trăiau în fața civilizației egiptene.
În sensul modern, curentul direct apare într-un circuit închis constând dintr-o sursă constantă de curent, de exemplu o baterie sau o baterie chimică, conductori și o sarcină. Sarcina poate fi un material cu o rezistență electrică, mult mai mare decât rezistența conductorilor care închid circuitul electric. Acesta poate fi un bec cu spirală de tungsten sau un reostat de la un fir de nicrom sau orice altă sarcină a cărei rezistență are o valoare diferită de zero.
Obțineți un curent direct în diferite moduri. Cel mai vechi dintre ele este chimic, bazat pe apariția unei diferențe de potențial între conductori din diferite materiale plasate într-un mediu acid sau alcalin. Bateriile și bateriile chimice sunt folosite de oameni de mii de ani și astăzi se află în proces, numai într-o formă foarte avansată în comparație cu strămoșii lor antice. Mai multe surse moderne de curent continuu sunt fotocelule care fac posibilă obținerea unei diferențe de potențial atunci când sunt iradiate de Soare și generatoare de curent continuu care sunt conduse de energia mecanică aplicată în exterior. Astăzi, generatoarele de curent continuu sunt cele mai frecvente în turbinele eoliene cu un convertor de tensiune.
Curentul constant acționează trenurile de pe calea ferată. Zonele electrificate constituie astăzi o sumă semnificativă în lungimea țării noastre. Curentul direct este de asemenea utilizat pentru transmiterea pe distanțe lungi a capacităților de putere semnificative la potențiale ultrahigh.
Cu toată lărgimea aplicației DC, există limitări semnificative care împiedică utilizarea acesteia în activitățile de zi cu zi pentru alimentarea aparatelor de uz casnic și a instalațiilor industriale. Acest lucru se datorează pierderilor mari în rezistența ohmică a conductorilor, ceea ce afectează cel mai negativ mod de lucru al iluminatului și al altor echipamente. Pentru a reduce pierderile, este necesar să se utilizeze conductoare cu o secțiune transversală mai mare, în plus, practic nu există alternative la cupru. Și firele de cupru sunt foarte scumpe.
Acest obstacol a forțat oamenii de știință să caute alte căi de obținere și transmitere a energiei electrice la orice distanță, practic fără pierderi. Acum, în acest domeniu al activității umane, rolul principal este jucat de curentul alternativ.
Curent alternativ - origine și aplicație
Apariția generatoarelor și a sistemelor de transmisie AC a devenit una dintre cele mai importante realizări ale secolului al XIX-lea. În același timp, cercetările științifice în acest domeniu s-au desfășurat încă de la începutul secolului. Cercetarea sa bazat pe calcule teoretice care au arătat că un câmp magnetic alternativ ar trebui să provoace un câmp electric alternativ, care din nou provoacă din nou un câmp magnetic alternativ și acest proces poate continua pe termen nelimitat. Cu o frecvență de oscilație substanțială undele electromagnetice sunt formate capabile să distribuie în mod liber în spațiu și frecvență cu neglijabilă aproape toată energia este în conductorul, prin care se întâmplă de transmisie.
O caracteristică importantă a tensiunii alternative este inversarea polarității atunci când magnetul trece în direcția opusă. Și ca trecerea semnului zero al valorii amplitudinii tensiunii cu o schimbare de polaritate. Un astfel de comportament de tensiune, și, prin urmare, curentul prin conectarea unei sarcini, face foarte ușor pentru a converti tensiune alternativă la alte valori prin intermediul unor transformatoare care oferă perspective excelente pentru transmisie practic fără nicio pierdere a capacității semnificative la orice distanță, care este imposibil de atins pentru unitățile de curent continuu, cu excepția care lucrează la stresuri ultrahigh.
Primele alternatoare au fost dezvoltate de Tesla și Edison. Tesla a elaborat o schemă trifazată pentru producerea și transmisia de electricitate pe distanțe lungi. De asemenea, el a propus principiul transformării tensiunii în funcție de sarcinile care trebuie rezolvate. Astfel, consumul de energie pentru setările finale, el a propus o frecvență de tensiune alternativă de 50 sau 60 Hz, cu o amplitudine de 110, 127 sau 220 de volți și pentru transmisia pe distanțe lungi recomandă creșterea tensiunii de la 10 mii de volți sau mai mare. La tensiuni mari, este necesar un curent mai mic pentru a transmite un conductor de aceeași putere, și cu cât este mai mică, cu atât este mai puțin pierderea conductorului. Prin urmare, astăzi se aplică o tensiune AC în linia de alimentare cu o amplitudine de până la 330 kV.
Transformarea simplă a tensiunilor deschide posibilități foarte largi pentru utilizarea directă a curentului alternativ. Astfel, asincron cu trei faze și o singură fază motoare, iluminat, încălzire și multe alte aparate pot fi operate direct de la rețeaua de alimentare, și de inginerie radio, mai complex și dispozitive cu apelare automată pentru prezența tensiunii DC existente, adaptată pentru a primi în mod direct pe site-ul de la rețeaua electrică de curent alternativ tensiune. Acest lucru minimizează pierderea curentului direct în conductori.
Perspective de coexistență a curentului alternativ și direct
Oamenii de știință și practicienii de la inginerie electrică au fost mult timp preocupați de combinarea calităților pozitive ale curentului alternativ și direct. Soluții similare au devenit posibile datorită apariției porților semiconductoare cu impulsuri puternice. Astăzi, nimeni nu este surprins de dispozitivele de invertor care convertesc o tensiune constantă într-o tensiune alternativă într-o frecvență industrială și invers. Comutarea surselor de alimentare în echipamentele radio și tehnologia computerelor a devenit compactă și puternică, de zeci de ori mai eficientă decât sursele de alimentare cu transformatoare convenționale.
Astăzi este posibil să se afirme o adevărată revoluție în domeniul sudurii, datorată apariției invertoarelor, facilitând în mare măsură mașinile și procesele de sudura directe și figurative. Acum, chiar și acele tipuri de sudură, care sunt considerate a fi apanajul companiilor de apărare private au devenit disponibile în fiecare sudor, iar costul de producție de lucrări, cum ar fi sudura in argon cu arc electric și de sudare semi-automata a scăzut în mod semnificativ. Aparatele mobile de sudura usor accesibile, care pot fi alimentate de la o priza obisnuita in orice apartament, au oferit ocazia de a-si arata creativitatea multor amatori si profesionisti care lucreaza cu metal.
La fel de progrese impresionante tehnica de impuls lăuda producătorii surse de alimentare neîntreruptibile, stabilizatori de rețea de tensiune în impulsuri, sisteme de generare a energiei din surse alternative, cu stocarea și conversia ulterioară a energiei stocate atunci când este nevoie. Posibilitățile tehnologiei pulsului au fost studiate și utilizate departe de a fi complet utilizate. Suntem la începutul acestei căi de unificare a DC și AC. Mașinile electrice și alte minuni sunt chiar la colț, ceea ce va deveni o realitate prin introducerea de noi descoperiri și evoluții în domeniul surselor de energie electrică cu impulsuri.