Curentul continuu — concepte generale, definiție, unitate de măsură, denumire, parametri

DC — curent electric care nu se schimbă în timp și direcție. Pe direcția curentului ia direcția de mișcare a particulelor încărcate pozitiv. În cazul în care curentul este format din mișcarea particulelor încărcate negativ, direcția acestuia este considerată a fi opusă direcției de mișcare a particulelor.

Strict vorbind, „curent electric direct” ar trebui înțeles ca „curent electric constant”, în conformitate cu conceptul matematic de „valoare constantă”. Dar în inginerie electrică, acest termen a fost introdus în sensul „un curent electric constant în direcție și aproape constant în magnitudine”.

Prin „curent electric de amploare practic constant” se înțelege un curent ale cărui modificări odată cu trecerea timpului sunt atât de nesemnificative ca mărime încât, luând în considerare fenomenele din circuitul electric prin care trece un astfel de curent electric, aceste modificări pot fi complet neglijate și, prin urmare, , este posibil să nu se ignore nici inductanța, nici capacitatea circuitului.

Cel mai adesea surse de curent continuu - celule galvanice, baterii, generatoare și redresoare DC.

În electrotehnică, pentru a obține curent continuu se folosesc fenomene de contact, procese chimice (pile primare și baterii), ghidaj electromagnetic (generatoare de mașini electrice). Rectificarea de curent alternativ sau de tensiune este, de asemenea, utilizată pe scară largă.

Din toate sursele de e. etc. c. sursele chimice și termoelectrice, precum și așa-numitele mașini unipolare, sunt surse ideale de curent continuu. Dispozitivele rămase dau un curent pulsatoriu, care cu ajutorul unor dispozitive speciale se netezește într-o măsură mai mare sau mai mică, apropiindu-se doar de curentul continuu ideal.

Pentru cuantificarea curentului din circuitul electric se folosește conceptul de amperaj.

Amperajul Este cantitatea de electricitate Q care curge prin secțiunea transversală a firului pe unitatea de timp.

Dacă în timpul I cantitatea de electricitate Q s-a deplasat prin secțiunea transversală a firului, atunci puterea curentului I = Q /T

Unitatea de măsură pentru curent este amperul (A).

Densitatea curentului Acesta este raportul de curent I la aria secțiunii transversale F a conductorului - I / F. (12)

Unitatea de măsură a densității curentului este amperul pe milimetru pătrat (A/mm)2).

Într-un circuit electric închis, curentul continuu apare sub acțiunea unei surse de energie electrică care creează și menține o diferență de potențial la bornele sale, măsurată în volți (V).

Relația dintre diferența de potențial (tensiune) la bornele circuitului electric, rezistența și curentul din circuit se exprimă legea lui Ohm... Conform acestei legi, pentru o secțiune a unui circuit omogen, puterea curentului este direct proporțională cu valoarea tensiunii aplicate și invers proporțională cu rezistența I = U /R,

unde I — amperajul. A, U — tensiune la bornele circuitului B, R — rezistență, ohmi

Aceasta este cea mai importantă lege a ingineriei electrice. Pentru mai multe detalii vezi aici: Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit

Munca efectuată de curentul electric pe unitatea de timp (secundă) se numește putere și se notează cu litera P. Această valoare caracterizează intensitatea muncii efectuate de curent.

Puterea P = W / t = UI

Unitate de alimentare - wați (W).

Expresia puterii unui curent electric poate fi transformată prin înlocuirea, pe baza legii lui Ohm, a tensiunii U produs IR. Ca rezultat, obținem trei expresii pentru puterea curentului electric P = UI = I2R = U2/ R

De mare importanță practică este faptul că aceeași putere a curentului electric poate fi obținută la tensiune joasă și amperaj mare, sau la tensiune înaltă și amperaj scăzut. Acest principiu este utilizat în transmiterea energiei electrice pe distanțe.

Curentul care trece prin fir generează căldură și îl încălzește. Cantitatea de căldură Q eliberată în conductor este determinată de formula Q = Az2Rt.

Această dependență se numește Legea Joule-Lenz.

Vezi si: Legile de bază ale ingineriei electrice

Pe baza legilor lui Ohm și Joule-Lenz, puteți analiza un fenomen periculos care apare adesea atunci când firele sunt conectate direct între ele, furnizând curent electric sarcinii (receptor electric). Acest fenomen se numește scurt circuit, pe măsură ce curentul începe să curgă într-un mod mai scurt, ocolind sarcina. Acest mod este de urgență.

Figura prezintă o schemă pentru conectarea unei lămpi cu incandescență EL la rețea. Dacă rezistența lămpii R este de 500 ohmi, iar tensiunea rețelei este U = 220 V, curentul din circuitul lămpii va fi A = 220/500 = 0,44 A.

Diagrama care explică apariția unui scurtcircuit

Luați în considerare cazul în care firele la lampa incandescentă sunt conectate printr-o rezistență foarte scăzută (Rst - 0,01 Ohm), de exemplu, o tijă de metal groasă. În acest caz, curentul circuitului care se apropie de punctul A se va ramifica în două direcții: cea mai mare parte va urma o cale de rezistență scăzută - de-a lungul unei tije metalice și o mică parte din curentul Azln - de-a lungul unei căi de rezistență ridicată - până la un Lampa incandescentă.

Determinați curentul care circulă prin tija metalică: I = 220 / 0,01 = 22.000 A.

În cazul unui scurtcircuit (scurtcircuit), tensiunea rețelei va fi mai mică de 220 V, deoarece un curent mare în circuit va provoca o pierdere mare de tensiune, iar curentul care curge prin tija metalică va fi puțin mai mic, dar va depasi totusi lampa incandescenta consumata anterior.

După cum știți, în conformitate cu legea Joule-Lenz, curentul care trece prin fire degajă căldură, iar firele se încălzesc. În exemplul nostru, aria secțiunii transversale a firelor este proiectată pentru un curent mic de 0,44 A.

Când firele sunt conectate într-un mod mai scurt, ocolind sarcina, un curent foarte mare va curge prin circuit - 22000 A. Un astfel de curent va duce la eliberarea unei cantități mari de căldură, ceea ce va duce la carbonizare și aprinderea izolarea, topirea materialului de sârmă, deteriorarea contoarelor electrice, topirea prin contactul întrerupătoarelor, întrerupător de cuțite etc.

Sursa de energie electrică care alimentează un astfel de circuit poate fi deteriorată. Supraîncălzirea firelor poate provoca incendiu. Ca urmare, în timpul instalării și exploatării instalațiilor electrice, pentru a preveni consecințele ireparabile ale unui scurtcircuit, trebuie respectate următoarele condiții: izolarea firelor trebuie să corespundă tensiunii rețelei și condițiilor de funcționare.

Secțiunea transversală a firelor trebuie să fie astfel încât încălzirea lor sub sarcină normală să nu atingă o valoare periculoasă. Punctele de conectare și ramurile de sârmă trebuie să fie de bună calitate și bine izolate. Firele interne trebuie așezate astfel încât să fie protejate de deteriorarea mecanică și chimică și de umiditate.

Pentru a evita o creștere bruscă și periculoasă a curentului într-un circuit electric în timpul unui scurtcircuit, acesta este protejat de siguranțe sau întreruptoare.

Un dezavantaj semnificativ al curentului continuu este că tensiunea acestuia este dificil de crescut. Acest lucru face dificilă transmiterea energiei electrice constante pe distanțe lungi.

Vezi si: Ce este curentul alternativ și cum diferă de curentul continuu