Prąd ciągły

Prądu stałego lub CC ( DC dla prądu stałego w języku angielskim) jest prąd elektryczny , którego intensywność jest niezależna od czasu (stała). Jest to na przykład rodzaj prądu dostarczanego przez baterie lub akumulatory .

Co za tym idzie, nazywamy bezpośredniego prądu A prądu okresowego, którego intensywność jest zawsze bardzo blisko jego wartości średniej lub którego DC składnik (jej średnia wartość) ma ogromne znaczenie, czy prąd elektryczny, który krąży w sposób ciągły (lub bardzo zasadniczo)). W ten sam kierunek (zwany także jednokierunkowym ).

Używane symbole

Aby zakwalifikować te niezależna od czasu wielkości elektrycznych , takich jak napięcia lub prądu i urządzeń pracujących z prądem stałym i bezpośrednim napięciem lub ilości związanych z tymi urządzeniami, dwie litery CC (prąd stały) lub w języku angielskim DC prądu stałego są wykorzystywane. .

Produkcja

Prądy stałe są wytwarzane przez generatory lub urządzenia dostarczające napięcia stałe . Główne źródła prądu stałego to:

niektóre generatory, takie jak baterie , baterie akumulatorów , ogniwa paliwowe i panele słoneczne ;
te maszyny DC działające w generatorze (lub generatory );
napięcie przemienne z sieci zasilającej przechodzi w napięciu po przejściu przez prostownik , ukształtowanymi przez filtrowanie, możliwie stabilizowanego za pomocą źródła zasilania , na przykład przełączania .

Klasyfikacja

Termin prąd stały ma kilka znaczeń:

prąd stały : kierunek i amplituda prądu jest całkowicie stała w czasie. Prądy tego typu nazywane są czasami prądami doskonale ciągłymi ;
wygładzony prąd tętnienia: jest to prąd, który zbliża się do prądu stałego, ale zachowuje określoną częstotliwość tętnienia;
jednokierunkowy prąd zmienny : jest to prąd, który nie zmienia kierunku, ale którego amplituda zmienia się w czasie. Tak jest w przypadku prądu przemiennego , wyprostowanego, ale niefiltrowanego .

Stawki i czynniki określające jakość wygładzonego prądu

Jest ich wiele ze względów historycznych. Pierwsze zostały zdefiniowane w czasie, gdy nie było prostego sposobu na wizualizację prądów i wykorzystanie wielkości, które można zmierzyć za pomocą amperomierzy analogowych. Zastosowanie oscyloskopów ujawniło inne parametry. Poniższe definicje są zdefiniowane w normie IEC 60050, która definiuje międzynarodowe słownictwo elektrotechniczne .

Ogólnie rzecz biorąc, im niższe współczynniki i współczynniki, tym skuteczniejsze wygładzanie. Są równe zeru dla idealnie stałego prądu.

Pytamy:

$<i> \, =$ średnia wartość z $ja \,$
${\ Displaystyle I \, =}$ wartość skuteczna z $ja \,$
${\ Displaystyle I_ {a} \ =}$ wartość skuteczna składnika prądu przemiennego z $ja \,$
$\ Delta (i) = i _ {{max}} - i _ {{min}} \,$ : wartość od szczytu do minimalnej intensywności.

Tempo tętnienia

Wartość współczynnika tętnień szczytowych jest równa stosunkowi wartości skutecznej składowej prądu przemiennego o wielkości długości fali do wartości skutecznej samej wielkości i jest obliczana z zależności:

{\ displaystyle {\ frac {I_ {a}} {I}}}

Efektywny współczynnik tętnień

Jest to stosunek wartości szczytowej do wartości kolejki zmienny element falistej wielkość do bezwzględnej wartości składowej stałej jest obliczany z zależności: , ${\ displaystyle {\ frac {I_ {a}} {<i>}}}$

Częstotliwość tętnienia od szczytu do szczytu

Wartość tętnienia od szczytu do szczytu (lub od szczytu do doliny) oblicza się przy użyciu następującej zależności:

{\ Displaystyle T_ {0} = {\ Frac {\ Delta (i)} {<i>}}}

Bieżący współczynnik tętnienia

Współczynnik tętnienia prądu jest równy stosunkowi różnicy między wartością maksymalną a minimalną wartością prądu oscylującego dwukrotnie w stosunku do wartości średniej . Obliczany jest z zależności: ${\ displaystyle i_ {max} \,}$ ${\ displaystyle i_ {min} \,}$ $<i> \, =$

{\ Displaystyle T_ {0} = {\ Frac {\ Delta (i)} {2 <i>}}}

Wymierzony

Prąd stały może być mierzona za pomocą zastawki urządzeń typu , Halla czujnik prądu , efekt Néela prąd czujników lub włókien światłowodowych czujników .

posługiwać się

Promowany przez Thomasa Edisona prąd stały był pierwszym użyciem energii elektrycznej przed nadejściem prądu przemiennego, którego bronił Nikola Tesla. Pod koniec XIX th wieku, był używany w wielu dziedzinach: oświetlenia, ogrzewania, transportu, przetwarzania energii, przemysłu, etc. Pomimo kampanii Edisona przeciwko prądowi przemiennemu, aż do porażenia prądem słonia w celu udowodnienia jego niebezpieczeństwa, prąd stały nie mógł w tym momencie przeciwdziałać głównej przewadze prądu przemiennego, który jest łatwiejszy do przenoszenia na duże odległości. Dzięki transformatorowi napięciowemu, który pozwala napięcie, które ma być podnoszone i obniżane bez dużych strat.

Chociaż użycie prądu przemiennego ograniczyło większość jego zastosowań, pozostaje on używany w kilku niszach, takich jak koleje , większość urządzeń elektronicznych niskiego napięcia, ale także linie wysokiego napięcia .

Dzisiaj Prąd stały jest ponownie szybko rozwijającą się technologią dzięki postępowi w energoelektronice w latach 90., aw szczególności pojawieniu się tranzystorów IGBT. Pozwalają one na łatwą konwersję z (i do) AC na budowę wysokiego napięcia HVDC linii DC strat liniowych do 15% niższe niż w porównywalnych linii AC. Jest stosowany szczególnie na duże odległości lub gdy charakterystyka sieci elektrycznych między dwoma krajami jest różna. Zastosowania te są również interesujące dla wysokiej mocy sektora przemysłu, z elektrolityczne , elektroliza , etc.

W 2017 roku Siemens podpisał w Chinach kontrakt na budowę linii o długości 3284 km o mocy 12 GW i napięciu 1,1 mln woltów. Oprócz porównywalnych projektów w Chinach, Brazylii i Indiach, zaopatrujących gęsto zaludnione obszary z dużych zapór zlokalizowanych w dużej odległości, boom na morską energetykę wiatrową i potrzeba wzajemnych połączeń sieci pchają w sposób ciągły nowe rozwiązania, aż do powstania ciągła „supergrid” pomiędzy farmami wiatrowymi a sąsiednimi krajami. Projekty badawcze, takie jak PROMOTION i MEDOW2, finansowane przez Unię Europejską, badają działanie takich sieci i odpowiednich wyłączników.

Zwykłe prawa prądu stałego

Wprowadzenie

Prąd przepływający przez przewodnik elektryczny objawia się na zewnątrz wieloma zjawiskami:

mechaniczny ( silnik );
chemiczny (akumulator, elektroliza );
magnetycznym (odchylenie igły magnetycznego działaniem elektromagnesu , etc. );
termiczne ( ogrzewanie przewodnika );
fizjologiczne ( elektryfikacja , porażenie prądem ).

Materia, złożona z atomów , złożona z jądra i elektronów, tworzy strukturę ładunków elektrycznych, które równoważą się wzajemnie, dopóki elektron nie ma możliwości uwolnienia się i swobodnego krążenia w strukturze materii.

Koncepcja ładunku elektrycznego

Ładunek elektryczny to zbiór cząstek, których algebraiczna suma ładunków jest różna od zera. Niech -e będzie ładunkiem elektronu, a + e będzie ładunkiem protonu .

Ze względów historycznych, znając fizykę elektronu długo po zademonstrowaniu głównych właściwości elektryczności, zdecydowano, że elektrony płyną w kierunku przeciwnym do obranego konwencją, że ładunek nośnik ładunku, elektron, zostałby uznany za ujemny.

Musimy zatem pamiętać, że ładunek elektryczny elektronu wynosi:

q = -e

a ładunek elektryczny elektronów kulomb jest -1,6 x 10 -19 C . Aby wprawić elektrony w ruch, konieczne jest dostarczenie pewnej energii proporcjonalnej do liczby przemieszczanych elektronów, którą można zapisać między dwoma punktami A i B przewodnika:

{\ displaystyle W = UQ}

Współczynnik proporcjonalności U nazywany jest różnicą potencjałów między A i B i jest niczym innym jak napięciem mierzonym między A i B.

Bibliografia

„Prąd przemienny i prąd stały” , na stronie greenfacts.org, przejrzano 14 stycznia 2014.
Édouard Lefranc, Jean Poinsard, Georges Auclerc, Elektryczność - Prąd stały: Elektrokinetyka - Magnetyzm - Elektromagnetyzm - Maszyny prądu stałego , Les Éditions Foucher , Paryż, 1961, s. 18-22 .
IEC 60050-131 [PDF]
Marcel Mounic, ELECTRONICS - rektyfikacja, pierwszej części - metody obliczeniowe - jednofazowych i wielofazowych rektyfikacji naturalnym przełączających (diody) , Paryż, wyd. Fouchet, 1969, rozdz. I , „Szybkość zmian - wartości średnie”, s. 3-9, 10-15 .
J.C. Duez, Applied Electronics 1 - 1 re F 2 , Paryż, Librairie Hachette , pot. „Classics Hachette”, 1972, rozdz. 4 , „Podstawy odzyskiwania”, s. 30-41 ; facet. 6 , „Podstawowe badanie dotyczące filtrowania”, s. 46-61 .
IEC 60050-151-15-02 , electropedia.org .
W przeciwieństwie do AC oznaczonego AC (prąd zmienny) (w języku angielskim AC dla prądu przemiennego ) IEC 60050-151-15-01 , electropedia.org ).
Charles Harel, Testy maszyn i urządzeń elektrycznych , Paryż, Francuskie Towarzystwo Elektryków - Wyższa Szkoła Elektryczna ,1960, 298 str. , s. 37-54.
Electropedia: The World's Online Electrotechnical Vocabulary , electropedia.org .
IEC 60050-103 - Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna - Międzynarodowe Słownictwo Elektrotechniczne - Część 103 - Matematyka - Funkcje , na iec.ch , dostęp 19 marca 2017 [PDF] .
IEC 60050-103-06-12 , electropedia.org .
IEC 60050-103-06-13 , electropedia.org .
IEC 60050-411-50-26 , electropedia.org .
" Dlaczego słoń Topsy został dobrowolnie porażony prądem?" » , O rzeczach, które warto wiedzieć ,29 maja 2017 r(dostęp 13 czerwca 2019 )
Manuel Moragues, „ Zemsta prądu stałego ”, Nowa fabryka ,15 czerwca 2017 r, s. 11-12

Zobacz też

Powiązane artykuły