Kde a proč se používá stejnosměrný proud?

Dnes neexistuje jediná oblast technologie, kde by se elektřina nepoužívala v té či oné formě. Mezitím požadavky na elektrická zařízení souvisejí s typem proudu, který je napájí. A i když je střídavý proud dnes velmi rozšířený po celém světě, přesto existují oblasti, kde se bez stejnosměrného proudu prostě neobejdete.

Prvními zdroji využitelného stejnosměrného proudu byly galvanické články, které v principu chemicky vyráběly stejnosměrný proud, což je tok elektronů pohybujících se jedním konstantním směrem. Proto se tomu říká „stejnosměrný proud“.

Stejnosměrný proud se dnes získává nejen z baterií a akumulátorů, ale také usměrňováním střídavého proudu. Tento článek pojednává přesně o tom, kde a proč se v naší době používá stejnosměrný proud.

Začněme trakčními motory elektrické dopravy. Metro, trolejbusy, motorové lodě a elektrické vlaky jsou tradičně poháněny motory poháněnými stejnosměrným proudem. Stejnosměrné motory se původně lišily od střídavých motorů tím, že mohly plynule měnit rychlost při zachování vysokého točivého momentu.

Střídavé napětí je usměrněno v trakční rozvodně, poté je přivedeno do kontaktní sítě – takto se získává stejnosměrný proud pro veřejnou elektrickou dopravu. Na motorových lodích lze elektřinu pro pohon motorů získat z dieselových stejnosměrných generátorů.

Elektromobily také využívají stejnosměrné motory, které jsou poháněny baterií, a zde opět dostáváme výhodu rychle se vyvíjejícího hnacího momentu a máme další důležitou výhodu – možnost rekuperačního brzdění. Při brzdění se motor mění na stejnosměrný generátor a nabíjí baterii.

Výkonné mostové jeřáby v hutních provozech, kde je potřeba plynule manipulovat s obrovskými a monstrózně těžkými pánvemi s roztaveným kovem, využívají díky skvělé nastavitelnosti opět stejnosměrné motory. Stejná výhoda platí pro použití stejnosměrných motorů u kráčejících rypadel.

Bezkomutátorové stejnosměrné motory jsou schopny vyvinout obrovské rychlosti otáčení, měřené v desítkách a stovkách tisíc otáček za minutu. Vysokootáčkové stejnosměrné elektromotory malých rozměrů se tak instalují na pevné disky, kvadrokoptéry, vysavače atd. Nepostradatelné jsou také jako krokové pohony pro ovládání různých podvozků.

Samotný průchod elektronů a iontů v jednom směru stejnosměrným proudem činí stejnosměrný proud zásadně nenahraditelným při provádění elektrolýzy.

Rozkladná reakce v elektrolytu působením stejnosměrného proudu umožňuje usazování určitých prvků na elektrodách. Takto se získává hliník, hořčík, měď, mangan a další kovy a také plyny: vodík, fluor atd. a mnoho dalších látek. Díky elektrolýze, tedy v podstatě stejnosměrnému proudu, existují celá odvětví hutnictví a chemického průmyslu.

Galvanotechnika je nemyslitelná bez stejnosměrného proudu. Kovy se ukládají na povrch výrobků různých tvarů, zejména se takto provádí chromování a niklování, vznikají tiskové formy a kovové pomníky. Co můžeme říci o použití galvanizace v lékařství k léčbě nemocí.

Svařování stejnosměrným proudem je mnohem efektivnější než střídavým proudem, svar je mnohem kvalitnější než při svařování stejného výrobku stejnou elektrodou, ale střídavým proudem. Všechny moderní svařovací invertory dodávají elektrodě konstantní napětí.

Výkonné obloukové lampy instalované ve filmových projektorech mnoha profesionálních filmových studií poskytují rovnoměrné světlo bez hučícího oblouku právě proto, že oblouk je napájen stejnosměrným proudem. LED diody jsou v zásadě napájeny stejnosměrným proudem, a proto je většina dnešních světlometů napájena stejnosměrným proudem, i když získaným konverzí střídavého síťového proudu nebo z baterií (což je někdy velmi výhodné).

Spalovací motor auta sice pohání benzín, ale startuje ho baterie. A tady je stejnosměrný proud. Startér dostává energii z 12voltové baterie a v okamžiku startu z ní odebírá desítky ampér proudu.

Po nastartování se akumulátor v autě dobíjí generátorem, který vyrábí střídavý třífázový proud, který se okamžitě usměrní a přivede na svorky akumulátoru. Akumulátor nelze nabíjet střídavým proudem.

A co záložní zdroje? I když se kvůli havárii zastaví obrovská elektrárna, pomocné baterie pomohou nastartovat turbogenerátory. A nejjednodušší domácí nepřerušitelné zdroje napájení pro počítače se také neobejdou bez baterií poskytujících stejnosměrný proud, který se ve střídači přeměňuje na střídavý. A signální lampy a nouzové osvětlení jsou téměř vždy napájeny bateriemi, což znamená, že i zde se hodí stejnosměrný proud.

I ponorka používá na palubě stejnosměrný proud k pohonu elektromotoru, který roztáčí vrtuli. Přestože rotace turbogenerátoru na nejmodernějších lodích s jaderným pohonem je dosahována pomocí jaderných reakcí, elektrická energie je do motoru dodávána ve formě stejného stejnosměrného proudu. Totéž platí pro diesel-elektrické ponorky.

A samozřejmě to nejsou jen elektrické důlní lokomotivy, nakladače nebo elektromobily, které využívají stejnosměrný proud z baterií. Všechny elektronické vychytávky, které s sebou nosíme, obsahují lithiové baterie, které produkují konstantní napětí a jsou nabíjeny konstantním proudem z nabíječek. A když si vzpomeneme na radiokomunikace, televizi, rozhlasové a televizní vysílání, internet atd. Ve skutečnosti se ukazuje, že velká část všech zařízení je napájena přímo či nepřímo stejnosměrným proudem z baterií.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

stejnosměrný elektrický proud, elektrický proud, který v průběhu času nemění velikost ani směr. Velikost elektrického proudu je charakterizována jeho proudovou silou. Za směr proudu se považuje směr pohybu kladně nabitých částic. Jestliže proud vzniká pohybem částic se záporným nábojem, pak je směr proudu opačný než směr pohybu částic. Aby stejnosměrný proud protékal vodivým prostředím, je nutná přítomnost konstantního elektrického pole. Stejnosměrný proud může existovat pouze v uzavřeném obvodu, ve kterém je zdroj elektromotorické síly (emf), který kompenzuje ztráty snižující proud. V emf zdrojích působí neelektrické síly a kompenzace ztrát je dosahována mechanickou a tepelnou energií (elektrické generátory, magnetohydrodynamické generátory), energií chemických reakcí (chemické zdroje proudu: galvanické články, baterie, akumulátory), tepelnou difúzí nosičů proudu, fotoelektrickým jevem (solární baterie) atd. Stejnosměrný proud lze získat i usměrňovačem střídavý proud a další polovodičový proud. Stejnosměrný proud může cirkulovat v elektrickém obvodu bez zdrojů emf pouze tehdy, jsou-li všechny části elektrického obvodu v supravodivém stavu. Ve všech částech elektrického obvodu se síla stejnosměrného proudu nemění (nebo se mírně mění). Hlavní zákony stejnosměrného proudu jsou Ohmův zákon, který stanoví lineární závislost proudu na napětí, a Jouleův-Lenzův zákon, který určuje energetické ztráty způsobené uvolňováním tepla při průchodu proudu vodivým prostředím (Jouleovy ztráty). ). V silných elektrických polích může být narušena lineární závislost síly proudu na napětí a podle toho hovoříme o nelineárních jevech v elektrických obvodech. Výpočet rozvětvených stejnosměrných obvodů se provádí pomocí Kirchhoffových pravidel.

Nízkonapěťový stejnosměrný proud se používá v různých průmyslových odvětvích, např. v elektrometalurgii (k tavení a elektrolýze rud), dopravě (trakční elektromotory), k napájení regulovatelných elektrických pohonů válcoven, ventilačních jednotek aerodynamických tunelů, velkých bagrů, dále v automatizačních systémech, signalizační a telemetrii, komunikačních zařízeních, domácích rádiích atd. Perspektivní je využití stejnosměrného proudu pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti.

Publikováno 16. srpna 2022 v 13:30 (GMT+3). Poslední aktualizace 16. srpna 2022 v 13:30 (GMT+3). Kontaktujte redakci

Oblasti znalostí: Elektrický proud

• Vědecký a vzdělávací portál „Velká ruská encyklopedie“
  Vytvořeno s finanční podporou Ministerstva digitálního rozvoje, komunikací a masových komunikací Ruské federace.
  Osvědčení o registraci hromadných sdělovacích prostředků EL č. FS77-84198, vydané Federální službou pro dohled nad komunikacemi, informačními technologiemi a hromadnými komunikacemi (Roskomnadzor) dne 15. listopadu 2022.
  ISSN: 2949-2076
• Zakladatel: Autonomní nezisková organizace „Národní vědecké a vzdělávací centrum „Velká ruská encyklopedie“
  Šéfredaktor: Kravets S.L.
  Telefon redakce: +7 (495) 917 90 00
  E-mailem Redakční e-mail: [email protected]

• © ANO BRE, 2022 – 2024. Všechna práva vyhrazena.
• Podmínky použití informací. Veškeré informace zveřejněné na tomto portálu jsou určeny pouze pro osobní potřebu a nejsou předmětem další reprodukce.
  Mediální obsah (ilustrace, fotografie, videa, zvukové materiály, mapy, naskenované obrázky) lze použít pouze se svolením držitelů autorských práv.
• Podmínky použití informací. Veškeré informace zveřejněné na tomto portálu jsou určeny pouze pro osobní potřebu a nejsou předmětem další reprodukce.
  Mediální obsah (ilustrace, fotografie, videa, zvukové materiály, mapy, naskenované obrázky) lze použít pouze se svolením držitelů autorských práv.