Постоянный и переменный ток, в чем разница

Постоянный и переменный ток – электрические термины знакомые каждому из нас с детства. Постоянный ток (Direct Current или DC) мы привыкли связывать с батарейками и аккумуляторами, сердцем игрушек, фонариков и многочисленных гаджетов, переменный ток (Alternative Current или AC) скрывают обычные розетки 220 вольт. Так в чем же различия этих двух терминов, чем отличается физика процессов в цепях постоянного и переменного токов и почему имеют право на жизнь и тот и другой, попробуем разобраться.

Из школьного курса физики мы знаем, что электрический ток является упорядоченным потоком электронов ¬– носителей электрического заряда. Электроны текут от минуса к плюсу, в то время как направление тока принято считать противоположным – от «+» к «-», при прохождении через нагрузку, электрический ток выполняет полезную работу: светится лампочка, вращается электродвигатель и т.д. Источником постоянного тока может быть генератор постоянного тока, аккумулятор, гальванические элементы (батарейки) или солнечные элементы.

Аналогична физика процесса и для переменного тока, за исключением одного нюанса, проводить сравнение можно только для его мгновенных значений, поскольку направление тока непрерывно меняется, иными словами меняется полярность. Изменения напряжения (тока) происходят по гармоническому закону скоростью промышленной частоты 50 Гц, в некоторых странах, например США, используют частоту равную 60 Гц, это значит, что за одну секунду напряжению сети приходится менять полярность 50 (60) раз. Вырабатывается переменный ток трехфазными генераторами электростанций.

Об вида электрического тока могут трансформироваться из одного в другой, так для преобразования переменного напряжения в постоянное используются выпрямители, а для обратного преобразования инверторы.

Чем отличаются постоянный и переменный токи?

Резюмируя сказанное выше можно выделить их главное отличие:

• постоянный ток течет в одном направлении;
• переменный меняет свое направление с частотой 50 Гц.

Однако на этой принципиальной разнице отличия не заканчиваются, ниже приведем некоторые из них.

1. Мощность. Сравнивая разновидности тока с энергетической точки зрения нетрудно заметить, что напряжение в цепях постоянных токов не меняет своих значений, а в переменных 100 раз за секунду (при частоте 50 Гц) переходит через ноль, это влияет на энергетические характеристики в √2 раза. Не случайно на постоянном токе работают некоторые виды транспорта (трамвай, троллейбус, поезда метро).
2. Реактивные составляющие. В цепях постоянного тока любая нагрузка носит активный характер, а при переменном токе начинают сказываться реактивные составляющие повышающие энергетические затраты.
3. Производство электроэнергии также разнится: переменный ток производят генераторы электростанций, а источником постоянного тока для низковольтных бытовых приборов и многочисленных гаджетов могут быть аккумуляторы, батарейки.
4. Возможность трансформации. Транспортировка постоянного тока затруднена из-за высоких потерь, собственно это и явилось в свое время причиной перехода к переменному току. Последний легко преобразовывать в более высокое напряжение (до сотен тысяч вольт) для простоты передачи на большие расстояния, с последующей трансформацией до напряжения 220 В и однофазной электрической сетью в целях питания бытовых электрических приборов.
5. На постоянном токе основано множество технологических процессов, в частности для электродуговой сварки используется предпочтительно постоянный ток, поскольку он дает более качественный сварной шов и исключает пропадание дуги.

Но каковы бы не были различия постоянного и переменного токов, сегодня они незримо присутствуют в нашей жизни и зависят друг от друга. Переменный ток незаменим для питания бытовых электрических приборов и промышленных электрических установок, кроме того он используется для питания тяговых подстанций преобразующих переменный ток в постоянный для электротранспорта. Наконец он необходим для зарядки аккумуляторов.