Електричний струм — це впорядкований рух заряджених частинок, таких як електрони в металах, іони в електролітах, або ж електрони й іони в газах. Основними типами електричного струму є постійний та змінний.
Що таке постійний струм і які його джерела?
Постійний струм (DC) — це електричний струм, який не змінює свого напрямку або значення з плином часу. Символ постійного струму та напруги — це горизонтальна лінія або дві паралельні лінії, одна з яких штрихова.
Постійний струм використовується в багатьох повсякденних пристроях, таких як автомобілі, побутові електронні прилади, ноутбуки, телевізори тощо. Електроенергія, що постачається з розетки, зазвичай перетворюється на постійну за допомогою блоків живлення або трансформаторів з випрямлячами. Всі електроприлади, що працюють на батареях або акумуляторах, також використовують постійний струм, оскільки ці джерела забезпечують лише його.
Що таке змінний струм і як він працює?
Змінний струм (AC) — це електричний струм, який змінює як величину, так і напрямок з часом. Позначається синусоїдою «~». На деяких приладах можна зустріти додаткові позначення щодо частоти, напруги та кількості фаз змінного струму.
Змінний струм буває одно- та трифазним. Його основні параметри — це діюче значення напруги та частота. Для побутових потреб змінний струм зазвичай подається однофазно з діючим значенням 220 В, хоча амплітудне значення напруги сягає 311 Вольт.
У змінного струму частота визначається кількістю повних циклів зміни напрямку струму за секунду. В Україні та більшості європейських країн стандартна частота змінного струму становить 50 Герц, що означає 50 змін напрямку струму за секунду. У США цей показник становить 60 Гц.
Чому в побутових розетках використовується змінний струм?
Основна причина використання змінного струму в електромережах полягає в тому, що його легко трансформувати, змінюючи напругу до необхідного рівня з мінімальними втратами. Це дозволяє передавати електроенергію на великі відстані. Наприклад, на виході з електростанцій напруга може досягати 330 000 Вольт, після чого вона понижується до 10 000 В на трансформаторних підстанціях, а в будинки надходить трифазна напруга 380 Вольт. У квартирах і будинках зазвичай використовується однофазна напруга в 220 Вольт.
Також змінний струм дозволяє ефективніше працювати асинхронним електродвигунам, які є простішими за конструкцією та надійнішими в роботі порівняно з двигунами постійного струму.
Як перетворити змінний струм у постійний?
Для того, щоб змінний струм можна було використовувати в пристроях, що потребують постійного струму, його перетворюють за допомогою випрямлячів. Процес перетворення змінного струму починається з використання діодного мосту, який змінює напрямок струму та «зрізає» його негативну частину, роблячи його односпрямованим.
Наступним етапом є згладжування нерівностей напруги за допомогою конденсатора або фільтра. Конденсатор заповнює проміжки між піками синусоїди, що дозволяє зменшити пульсації напруги. У разі потреби також використовують стабілізатори напруги або струму для додаткового зменшення коливань.
Як перетворити постійний струм у змінний?
Зворотний процес перетворення постійного струму на змінний є більш складним і виконується за допомогою інверторів. Інвертори — це пристрої, які створюють змінний струм з постійного, наближений за формою до синусоїди. Ці пристрої є досить дорогими через свою складність і використовуються здебільшого для підключення побутових електроприладів до бортових мереж автомобілів під час подорожей або на дачі.
Підсумки
Постійний струм використовується в багатьох електроприладах, які працюють від батарей або акумуляторів, тоді як змінний струм — це стандартний тип електроенергії для побутових електромереж. Змінний струм легко трансформувати і передавати на великі відстані з мінімальними втратами, тоді як постійний струм зручніший для використання у малопотужних пристроях.