Постоянный ток vs Переменный ток

Определение переменного тока

Переменный ток.

Все это время речь шла о постоянном токе, однако его было не выгодно использовать для транспортирования электричества на дальние расстояния от электростанции до жилых домов.

Переменный ток – это ток, который меняет свое напряжение и свое направление. Он то достигает своего наибольшего значения, то падает до нуля, то течет в одну сторону, то в другу. Эти изменения происходят очень быстро. Например, при подключении прибора к розетке ток меняет свое направление 100 раз в секунду. А совершает полное колебание 50 раз в секунду. Частота колебаний измеряется в Герцах, то есть частота тока в наших розетках равна 50Гц. Полное колебание – это когда ток от нуля достигает максимального значения(220В например), потом падает до нуля, потом достигает своего максимального, но уже отрицательного напряжения (то есть ток бежит в другую сторону и напряжение также 220В) и снова падает до нуля, как бы возвращаясь в исходную позицию. Графическое изображение переменного тока показано на рисунке ниже (период равно полное колебание).

При типичной мощности генератора электростанции 500 МВт и напряжении 10 кВ сила тока в проводах составляет 50 тысяч ампер. Такой ток, согласно закону Джоуля-Ленца, при сопротивлении линии электропередачи всего 1 Ом ежесекундно будет выделять столько же теплоты, сколько миллион электрочайников, включённых одновременно!

По закону Джоуля-Ленца Q(выделяемая теплота) = I²Rt существуют две возможности для снижения потерь электроэнергии: уменьшить сопротивление линии электропередачи (R) или уменьшить в ней силу тока (I).

Но понижать силу постоянного тока довольно трудная задача. А увеличение толщины проводов, чтобы снизить сопротивление сулит огромные экономические потери. И тут на помощь к нам приходит переменный ток. Именно переменный ток бежит по проводам ЛЭП и по проводам наших квартир и именно им питаются наши бытовые приборы.

Расчет показывает, однако, что передача электрической энергии в виде постоянного тока высокого напряжения была бы гораздо выгоднее, так как требовала бы проводов с сечением, а следовательно, и массой, в 1,5 раза меньшими; при дальних передачах (на тысячи километров) это весьма существенно. Использование постоянного тока вместо переменного тормозится тем, что до сих пор не найден способ получения мощных постоянных токов высокого напряжения и не существует простых приемов трансформации напряжения постоянного тока. Это одна из важнейших задач, стоящих перед техникой.

В чем же преимущество переменного тока перед постоянным?

Во-первых, простота генераторов, то есть переменный ток легче вырабатывать.

Во-вторых, одним из важнейших преимуществ переменного тока над постоянным является легкость и простота, с которой можно преобразовать переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Достигается это посредством простого и остроумного устройства – трансформатора, созданного в 1876 г. замечательным русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым.

Передавать электроэнергию на большие расстояния (от гидро или атомной электростанции до города) целесообразно только под большим напряжением (100 000 Вольт) и небольшой силой тока - так толщину (сечение) проводов на опорах воздушных линий электропередач можно сделать минимальной. К тому же высокое напряжение легче преодолевает сопротивление провода и контактов соединений (у алюминия и меди оно ничтожно, но на длине в десятки километров всё же набегает прилично), подобно несущемуся на бешеной скорости мотоциклисту, который легко перелетает через ямы и овражки.

Дата добавления: 2015-06-04