Война токов

Война токов

В 19 веке между Томасом Эдисоном и Николой Тесла разразилось противостояние: какой ток лучше, переменный или постоянный? Статья посвящена изучению переменного и постоянного тока.  В работе описаны недостатки и преимущества видов тока.

Авторы публикации

Рубрика

Энергетика

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 19 (64), май ‘22

Дата публицакии 08.05.2022

Поделиться

В наше время преимущества переменного тока кажутся более чем очевидными, но в 80-х годах XIX века из-за вопроса, какой ток лучше и как выгоднее передавать электрическую энергию, разразилось острое противостояние. Главными фигурантами этой битвы стали Томас Альва Эдисон – американский изобретатель и предприниматель, Никола Те́сла — американский инженер и учёный-физик, изобретатель в области электротехники и радиотехники. Эта война вошла в историю как «Война токов».

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. В настоящее время используется четыре основные источники тока: статический, химический механический и полупроводниковый (солнечные батареи), в них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Раздельные частицы накапливаются на полюсах источника тока, один полюс заряжается положительно, другой отрицательно. Если полюсы соединить проводником, то под действием роля свободные заряженные частицы в проводнике будут двигаться, возникает электрический ток.

Постоянный ток — ток, направление и величина которого слабо меняется во времени. Постоянный ток возникает под действием постоянного напряжения и может существовать лишь в замкнутой цепи; во всех сечениях неразветвленной цепи сила постоянный тока одинакова. Источники постоянного тока: электромашинные генераторы, гальванические элементы, термоэлементы, фотоэлементы, магнитогидродинамические генераторы, аккумуляторы. Постоянный ток используется для того, чтобы обеспечивать питание бытовых приборов, машин, кораблей и в общественном транспорте.

Переменный ток, в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически. Переменный ток характеризуется периодом и амплитудой. Этот ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда (положительное направление) и обратно (отрицательное направление). Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.
Отрицательные свойства переменного тока:

  1.  Провода, по которым протекает ток, необходимо рассчитывать на максимальное значение силы тока.
  2. Явление электромагнитной индукции приводит к тому, что переменный ток в проводах распределяется не равномерно по всему сечению.
  3. Возрастает сопротивление, из-за того, что используется не все сечения проводов.
  4. Переменное поле, вызывает в соседних проводах и в других проводящих материалах электрические токи, что приводит к бесполезной потере энергии.

Положительные свойства переменного тока состоят в том, что ток передается на большие расстояния, легко трансформируется напряжение, существует возможность комбинировать различные системы передачи и использовать общесистемные частоты. Преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока заключаются в возможности передачи мощности по подводным, наземным и подземным кабельным линиям на большие расстояния, также нет потерь из-за реактивной мощности. Недостатки высоковольтных ЛЭП постоянного тока заключаются в том, что существующие каналы постоянного тока недостаточно быстро коммутируют, также не развиты распределительные сети передачи электроэнергии и существует недостаток стандартизированной электротехники.

Какой из токов опаснее? Для человека переменный ток опаснее постоянного. Но нужно учитывать величину тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током. Переменный ток частотой 50 Герц в три-четыре раза опаснее для жизни, чем постоянный ток. Если частота тока более 1000 Герц, то он считается менее опасным. При напряжениях около 400-600 Вольт переменный и постоянный токи считаются одинаково опасными. При напряжении более 600 Вольт более опасен постоянный ток. Переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы, стимулируя мышцы и сердце. Несмотря на все преимущества постоянного тока, значительная сложность, вызванная преобразованием больших мощностей, главным образом сказывается сложность повышения и понижения постоянного напряжения, сводит на нет указанные выше преимущества. Поэтому, до тех пор, пока не будут разработаны полупроводниковые ключи огромной мощности и соответствующие преобразователи на их основе, переменный ток остается вне конкуренции. К тому же сейчас уже применяются четырехквадрантные преобразователи или активные выпрямители, позволяющие скомпенсировать реактивную составляющую нагрузки, что позволяет получить коэффициент мощности, равный почти единице. Благодаря чему исключается потребление реактивной мощности.

Список литературы

  1. Калашников, С. Г. Электричество: учеб. пособие для студ. физ. спец. вузов / С. Г. Калашников. - 6-е изд., стер. - Москва: Издательство: Физматлит, 2008. - 624 с.
  2. Савельев И.В. Курс общей физики (Том 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика). - 2-ое изд., перераб. 1983. - 496 с.
  3. Аполлонский С. М. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебное пособие/ С.М. Аполлонский, - СПб.: 592с.
  4. Белов Н.В. Электротехника и основы электроники: СПб, 2018,-432 с.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 4 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary