Переменный и постоянный ток в технике
Детская энциклопедия




Меню сайта




Реклама











Переменный и постоянный ток в технике

В наше время электрический ток исполь­зуется во всех отраслях народного хозяйства. И мы знаем, что ток бывает двух видов: по­стоянный и переменный. Напомним, что при постоянном токе электроны в электрической цепи движутся все время в одном направлении, а при переменном токе непрерывно меняют на­правление. Какой же ток — переменный или постоянный — больше нужен технике и про­мышленности?

Передача электрической энергии на большие расстояния возможна только при высоких на­пряжениях тока, достигающих 110, 220, 400 и даже 500—800 тыс. в. А генератор электриче­ской станции способен создать напряжение не выше 20 тыс. в. В то же время для различных электрических машин и аппаратов нужен элект­рический ток напряжением всего в несколько десятков или сотен вольт. Вот здесь переменный ток оказывается незаменимым. Ведь он позволяет с помощью трансформаторов легко изменять напряжение в любых пределах: повы­шать на электростанциях для передачи на боль­шие расстояния и снова понижать непосредст­венно у потребителей.

В конце прошлого столетия русский элект­ротехник М. О. Доливо-Добровольский получил трехфазный переменный ток, обладающий очень важными достоинствами. Во-первых, трехфаз­ные линии электропередач выгоднее однофаз­ных: по ним при той же затрате проводов и изо­ляции можно передать больше энергии, чем по однофазным. А во-вторых, благодаря свой­ству трехфазного переменного тока создавать вращающееся магнитное поле удалось построить очень простые и надежные асинхронные элек­трические двигатели, которые сейчас широко используются для привода станков и машин.

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

Больше половины вырабатываемой электри­ческой энергии потребляют электрические дви­гатели. Кроме простых асинхронных двигате­лей, не имеющих обмотки на роторе, есть дви­гатели с обмоткой и контактными кольцами на роторе. Такие моторы развивают большие усилия при трогании с места, и поэтому их чаще всего применяют на подъемных кранах. Есть еще синхронные двигатели, имеющие постоянную скорость вращения. Благодаря этому они применяются в машинах и механиз­мах, требующих постоянной скорости движе­ния независимо от их нагрузки: в эскалато­рах метрополитена, в больших водяных насосах, электрических часах и др. Электрические дви­гатели бывают маленькими, меньше катушки ниток, и огромными, как карусель.

Применение для привода станков сразу не­скольких электрических двигателей позволило устранить сложную систему передач, упро­стить механизмы станков, облегчило управле­ние ими и дало возможность создать автома­тические линии.

Малые размеры и простота электрических двигателей позволили использовать электри­ческую энергию там, где раньше 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 раньше в домах появились электрические чайники, утюги, плитки.

Переменный ток — хороший источник теп­ла. В мощных дуговых электропечах плавят и варят металл. Электрические печи широко используются в установках «искусственного климата», для обогрева сушильных шкафов и помещений, нагрева металлов и т. д.

Электрические лампочки светят независимо от того, какой ток идет через их нити: перемен­ный или постоянный. Но передача переменного тока более экономична, и трансформаторы по­зволяют легко получать и поддерживать необ­ходимое напряжение. Поэтому 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 постоянного тока. Дело в том, что простые и удобные электрические дви­гатели переменного тока не позволяют плавно менять скорость своего вращения. А изменять скорость движения приходится почти непрерыв­но; с такой работой может хорошо справиться только тяговый двигатель постоянного тока.

Питание таких двигателей осуществляется от специальных тяговых выпрямительных под­станций, на которых переменный ток преобра­зуется в постоянный, а затем подается в кон­тактную сеть — в провода и рельсы.

Но ученые и инженеры задумались, нельзя ли на транспорте применить переменный ток. Оказалось, можно. И уже сейчас на многих железных дорогах в контактных проводах течет переменный ток напряжением до 25 тыс. в, а в дальнейшем переменным током будут элек­трифицированы все железные дороги. Но дви­гатели электровозов по-прежнему работают на постоянном токе: выпрямительные уста­новки, превращающие переменный ток в по­стоянный, в этом случае находятся также на электровозах.

При помощи электрических двигателей по­стоянного тока приводятся в движение колеса тепловозов, механизмы прокатных станов, ша­гающих экскаваторов и многих других машин.

Есть и еще большая и важная область, в ко­торой переменный ток не может соперничать с постоянным. Речь идет об электролизе — про­цессе, связанном с прохождением тока через жидкие растворы — электролиты. Под дейст­вием постоянного тока электролит разлагается на отдельные элементы, которые осаждаются на опущенных в электролит электродах. Таким способом получают алюминий, магний, цинк, медь, марганец. В химической промыш­ленности при помощи электролиза добывают фтор, хлор, водород и другие вещества. С по­мощью электролиза наносят защитные покры­тия на металлические изделия (см. ст. «Защита металла»).

Постоянный ток успешно соперничает с пе­ременным в сварочном деле (см. ст. «Как сва­ривают металл»). При сварке постоянным током частички металла переносятся с электрода на изделие более правильно и шов получается лучше, чем при сварке переменным током.

Есть у постоянного тока еще одна особен­ность. Скорее не у самого тока, а у его источ­ников. Чтобы получить переменный электри­ческий ток, нужно непременно приводить в дви­жение генератор, а постоянный ток могут давать неподвижные аккумуляторные батареи и галь­ванические элементы. Эти свойства источников электрического тока в ряде случаев застав­ляют отдавать предпочтение постоянному току. Например, как завести двигатель стоящего на месте автомобиля? Достаточно нажать кнопку стартера, и двигатель постоянного тока, получая питание от аккумуляторной батареи, заведет мотор. А когда мотор работает, он вращает генератор, который вновь заряжает аккумуляторную батарею. Такой обратимый процесс недоступен для переменного тока.

На многих шахтах работают электровозы с аккумуляторными батареями, а в цехах заво­дов, на вокзалах и на складах часто можно встретить небольшие электрические тележки с аккумуляторами — электрокары.

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

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

Прежде чем закончить наш рассказ, вер­немся ненадолго к его началу — к передаче электрической энергии по проводам. Переда­ваемые мощности и длина линий электропере­дач непрерывно возрастают, и приходится повы­шать напряжение до 500 и даже до 800 тыс. в.

И вот оказалось, что при этих условиях пе­редавать электрическую энергию выгоднее на постоянном токе. Вдвое лучше используется изо­ляция, увеличивается пропускная способность воздушных линий электропередач, уменьшает­ся количество проводов... Важно, что отпа­дет необходимость в сложном процессе синхро­низации при включении линий, соединяющих большие электростанции или энергетические системы. Этого, пожалуй, вполне достаточно, чтобы доказать целесообразность использова­ния постоянного тока для сверхдальних передач энергии. Правда, для получения постоянного тока высокого напряжения и последующего преобразования его в переменный ток низкого напряжения нужны очень сложные и дорогие преобразовательные подстанции. Но, несмотря на это, расчеты показывают, что в ряде случаев для сверхмощных и сверхдальних электропе­редач все же выгоднее использовать постоян­ный ток. Поэтому сейчас уже ведутся работы по сооружению таких линий электропередач на постоянном токе.

Конечно, перечисленными здесь примерами далеко не исчерпываются все области приме­нения электрической энергии. Здесь ничего не сказано об ее использовании для телеграфной и телефонной связи, для радио и телевидения и прочих целей, но об этом вы прочтете в других статьях этого тома. Ясно одно: нам нужен и пе­ременный и постоянный ток и никогда один из них не вытеснит другого. Наоборот, разум­ное применение обоих позволяет лучше и пол­нее использовать электрическую энергию на благо человека.





 
 
-------------------------------------------------------
Календарь
«  Апрель 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2017