Без електрики і електричних приладів вже просто неможливо уявити сучасний світ. Все до чого ми так звикли: освітлення, побутові прилади, комп'ютери, телевізори - так чи інакше пов'язане з електроживленням. Однак, варто зазначити, що одні прилади працюють від змінного струму, а інші - живляться від джерел постійного струму.
Постійним струмом називають струм, який протягом певного проміжку часу не змінює свого напрямку і величини. Таким чином, постійний струм має постійну напругу і силу струму.
Постійний струм використовується:
Варто зазначити, що в умовах важкого пуску - тобто якщо пусковий момент високий, а потрібно плавне регулювання швидкості, тягового зусилля і пускового моменту - застосовуються двигуни постійного струму. Такими, наприклад, є двигуни елетротранспорта, електричних млинів, центрифуг.
Кожен джерело постійного струму має дві клеми або гнізда, що позначаються як плюс (+) і мінус (-). Вважається, що постійний струм рухається від плюсової клеми (+) до мінусової (-), при цьому, між ними можна підключити обладнання (наприклад лампочку). На малюнку 1 представлена схема роботи постійного струму з підключеною лампою.
Рис 1. Схема роботи постійного струму з підключеною лампою
Насправді, процеси, що протікають в електромережі постійного струму відбуваються дуже швидко, і зобразити їх в реальному часі не представляється можливим.
Схематично, дія постійного струму в найпростішої мережі, багаторазово уповільнене, представлено на малюнку 2. Воно дає найбільш повне уявлення про процеси, що відбуваються в мережі постійного струму.
Рис 2. Схема дії постійного струму в найпростішої мережі
Змінний струм - це струм, який за певний проміжок часу, змінює свій напрямок. Частота зміни напряму вимірюється в герцах. 1 герц (Гц) - означає, що за одну секунду здійснений повний цикл зміни напряму (туди-назад). В Європейських країнах, в тому числі і вУкаіни, в побутових електромережах використовується однофазний змінний струм, який має частоту 50Гц, тобто міняє свій напрямок 100 раз в секунду.
Таким чином, за одну секунду через нитку лампи, що горить на звичайному письмовому столі, струм проходить 50 раз в одному напрямку і п'ятдесят разів в зворотному (Малюнок 3).
Рис 3. Схема роботи змінного струму з підключеною лампою
В американських і канадських електромережах використовується змінний струм з частотою в 60 Гц, замість загальноприйнятого змінного струму з частотою в 50 Гц.
Також, як джерело постійного струму має дві клеми - плюсову і мінусову, джерело однофазного змінного струму має дві клеми або гнізда, звані «фаза» і «нуль».
До речі, змінний струм в домашній розетки називається однофазним, якраз через наявність одного роз'єму «фаза» (малюнок 4). Величина напруги змінного однофазного струму дорівнює 220V.
Рис 4. Схема дії змінного струму в найпростішої мережі
Як видно зі схеми уповільненої дії однофазного змінного струму в найпростішої мережі, змінний струм діє таким чином: змінний струм починає рух з «фази» в бік «нуля», доходить до нього, зупиняється, і потім, рухається в зворотному напрямку.
Особливостями змінного однофазного струму є:
- Середнє значення сили змінного струму за період дорівнює нулю.
- Змінний струм за період змінює не тільки напрямок руху, але і свою величину.
- Чинне значення сили змінного струму - це сила такого постійного струму, при якій середня потужність, яка виділяється в провіднику в колі змінного струму, дорівнює потужності, яка виділяється в тому ж провіднику в ланцюзі постійного струму. Коли говорять про токах і напрузі в мережі змінного струму, мають на увазі їх діючі значення.
Чинне напруга мережі змінного струму в звичайної побутової розетки становить напруга в мережі 220 вольт.
Широке застосування змінного струму в техніці і для побутових потреб викликано тим, що, змінний струм легко трансформується. Напруга в мережі змінного струму може бути легко підвищено або знижено за допомогою спеціального пристрою - трансформатора.
Трансформатор - електромагнітне пристрій, який перетворює за допомогою електромагнітної індукції змінний струм таким чином, що напруга в мережі зменшується або збільшується в кілька разів без зміни частоти, і практично без втрати потужності.
Для перетворення напруги змінного струму в бік зменшення (наприклад, силові трансформатори з 10 000V міських мереж до 220V домашньої мережі) застосовуються знижуючі трансформатори. Для перетворення напруги мереж в бік підвищення - підвищувальні трансформатори.