Постоянен ток — общи понятия, дефиниция, мерна единица, обозначение, параметри

DC — електрически ток, който не се променя във времето и посоката. Пер посока на тока вземете посоката на движение на положително заредени частици. В случай, че токът се образува от движението на отрицателно заредени частици, неговата посока се счита за противоположна на посоката на движение на частиците.

Строго погледнато, „постоянен електрически ток“ трябва да се разбира като „постоянен електрически ток“, в съответствие с математическата концепция за „постоянна стойност“. Но в електротехниката този термин е въведен в смисъла на „електрически ток, постоянен по посока и почти постоянен по величина“.

Под «практически постоянен по величина електрически ток» се разбира ток, промените на който с течение на времето са толкова незначителни по величина, че при разглеждане на явленията в електрическата верига, през които преминава такъв електрически ток, тези промени могат да бъдат напълно пренебрегнати и следователно е възможно да се игнорира нито индуктивността, нито капацитетът на електрическата верига.

Най-често източници на постоянен ток — галванични клетки, акумулатори, DC генератори и токоизправители.

В електротехниката за получаване на постоянен ток се използват контактни явления, химични процеси (първични клетки и батерии), електромагнитно насочване (генератори на електрически машини). Поправянето на променлив ток или напрежение също се използва широко.

От всички източници на e. и т.н. с. химическите и термоелектрическите източници, както и така наречените униполярни машини, са идеални източници на постоянен ток. Останалите устройства дават пулсиращ ток, който с помощта на специални устройства се изглажда в по -голяма или по -малка степен, само приближавайки се към идеалния постоянен ток.

За количествено определяне на тока в електрическата верига се използва концепция за ампераж.

Сила на тока Дали количеството електричество Q преминава през напречното сечение на проводника за единица време.

Ако през времето Аз количеството електричество Q се е преместило през напречното сечение на проводника, след това силата на тока I = Q /T

Единицата за измерване на ток е ампер (A).

Плътност на тока Това е текущото съотношение Аз към площта на напречното сечение F на проводника — I / F. (12)

Единицата за измерване на плътността на тока е ампер на квадратен милиметър (A / mm)2).

В затворена електрическа верига постоянен ток възниква под действието на източник на електрическа енергия, който създава и поддържа потенциална разлика в своите клеми, измерена във волта (V).

Изразена е връзката между потенциалната разлика (напрежение) в клемите на електрическата верига, съпротивлението и тока във веригата Законът на Ом… Според този закон за участък от хомогенна верига силата на тока е правопропорционална на стойността на приложеното напрежение и обратно пропорционална на съпротивлението I = U / R,

където Аз — сила на тока. A, U — напрежение на клемите на веригата B, R — съпротивление, ом

Това е най -важният закон за електротехниката. За повече подробности вижте тук: Законът на Ом за участък от верига

Работата, извършена от електрическия ток за единица време (секунда), се нарича мощност и се обозначава с буквата P. Тази стойност характеризира интензивността на работата, извършена от тока.

Мощност P = W / t = Потребителски интерфейс

Захранващ блок — ват (W).

Изразът за силата на електрически ток може да се трансформира чрез замяна, въз основа на закона на Ом, напрежението U продукт IR. В резултат на това получаваме три израза за силата на електрическия ток P = UI = I2R = U2/ R

От голямо практическо значение е фактът, че същата мощност на електрически ток може да бъде получена при ниско напрежение и висок ампераж, или при високо напрежение и нисък ампераж. Този принцип се използва при предаване на електрическа енергия на разстояния.

Токът, протичащ през проводника, генерира топлина и я загрява. Количеството топлина Q, отделяно в проводника, се определя по формулата Q = Аз2Rt.

Тази зависимост се нарича Законът на Джоул-Ленц.

Вижте също: Основни закони на електротехниката

Въз основа на законите на Ом и Джоул-Ленц, можете да анализирате опасно явление, което често се случва, когато проводниците са директно свързани помежду си, доставяйки електрически ток към товара (електрически приемник). Това явление се нарича късо съединение, тъй като токът започва да тече по по -кратък начин, заобикаляйки товара. Този режим е авариен.

Фигурата показва схема за включване на лампа с нажежаема жичка EL в електрическата мрежа. Ако съпротивлението на лампата R е 500 ома, а мрежовото напрежение е U = 220 V, токът във веригата на лампата ще бъде Аз = 220/500 = 0,44 А.

Диаграма, обясняваща появата на късо съединение

Помислете за случая, когато проводниците към лампата с нажежаема жичка са свързани чрез много ниско съпротивление (Rst — 0.01 Ohm), например, дебел метален прът. В този случай токът на веригата, приближаващ се до точка А, ще се разклони в две посоки: по -голямата част от него ще следва път с ниско съпротивление — по метален прът, а малка част от тока Азln — по пътя с голямо съпротивление — към лампа с нажежаема жичка.

Определете тока, протичащ през металния прът: Аз = 220 / 0,01 = 22 000 А.

В случай на късо съединение (късо съединение) мрежовото напрежение ще бъде по -малко от 220 V, тъй като голям ток във веригата ще доведе до голяма загуба на напрежение, а токът, протичащ през металния прът, ще бъде малко по -малък, но въпреки това ще надхвърля консумирания по -рано лампа с нажежаема жичка.

Както знаете, в съответствие със закона на Джоул-Ленц, токът, преминаващ през проводниците, отделя топлина, а проводниците се нагряват. В нашия пример площта на напречното сечение на проводниците е проектирана за малък ток от 0,44 A.

Когато проводниците са свързани по по -кратък начин, заобикаляйки натоварването, през веригата ще протече много голям ток — 22000 А. Такъв ток ще доведе до отделяне на голямо количество топлина, което ще доведе до овъгляване и запалване на изолация, топене на жичния материал, повреда на електрически измервателни уреди, топене чрез контакта на ключове, прекъсвач на ножове и др.

Източникът на електрическа енергия, доставящ такава верига, може да бъде повреден. Прегряването на проводниците може да причини пожар. В резултат на това по време на монтажа и експлоатацията на електрически инсталации, за да се предотвратят непоправимите последици от късо съединение, трябва да се спазват следните условия: изолацията на проводниците трябва да съответства на мрежовото напрежение и условията на работа.

Площта на напречното сечение на проводниците трябва да бъде такава, че нагряването им при нормално натоварване да не достигне опасна стойност. Местата за свързване и разклоненията на проводниците трябва да бъдат с добро качество и добре изолирани. Вътрешните проводници трябва да бъдат положени така, че да бъдат защитени от механични и химически повреди и от влага.

За да се избегне внезапно, опасно увеличаване на тока в електрическа верига по време на късо съединение, той е защитен с предпазители или прекъсвачи.

Значителен недостатък на постоянния ток е, че напрежението му е трудно да се увеличи. Това затруднява предаването на постоянна електрическа енергия на дълги разстояния.

Вижте също: Какво е променлив ток и как се различава от постоянния ток