Как работает источник постоянного тока?

Есть два основных типа электрического тока, протекающего через ваш дом: переменный и постоянный. Подавляющее большинство устройств вокруг вас питаются от переменного тока.

Позволяя электронам течь и течь по проводам вашего дома, можно быстро удовлетворить меняющиеся потребности в электричестве. Однако когда-то постоянный ток был стандартом, и только после завершения десятилетней вражды между Николой Теслой и Томасом Эдисоном мир остановился на переменном токе.

Как работает постоянный ток?

Постоянный ток довольно прост. Мощность постоянного тока течет строго в одном направлении. Это означает, что электроны выталкиваются из генератора энергии и продолжают двигаться вперед по проводу, пока не доберутся до вашего устройства, не выполнят свою работу, а затем продолжат движение через розетку , чтобы завершить свою цепь.

Энергия постоянного тока обычно генерируется путем вращения проволочной катушки внутри магнита. Здесь происходит потеря эффективности из-за искр и тепла, вызванного трением некоторых движущихся частей. Ток генерируемой мощности постоянного тока зависит от того, насколько быстро вращается этот двигатель, и поддерживается постоянным. Приборы должны работать на одном и том же токе, чтобы избежать перегрузки или недостаточной мощности. Когда мощность постоянного тока была частью сети, это приводило к тому, что несколько перекрывающихся поставщиков электроэнергии, каждый из которых генерировал определенные напряжения, совместимые только с устройствами с соответствующими характеристиками. Это был беспорядок .

Как работает переменный ток?

В переменном токе электроны движутся вперед и назад по проводу. Это вызвано изменением способа выработки электроэнергии. Энергия переменного тока обычно генерируется путем вращения магнита внутри проволочной катушки. Когда магнит вращается, его полюса попеременно толкают и притягивают электроны в окружающей катушке.

В то время как постоянный ток будет выглядеть как одна прямая линия при измерении тока во времени, переменный ток больше похож на синусоиду: поднимается, достигает пика, затем падает и, в конце концов, возвращается назад. Преимущество здесь заключается в том, что интервалы между пиками и впадинами могут быть сокращены или удлинены, чтобы изменить конечный ток и удовлетворить потребности. Это сделало передачу энергии более гибкой, чем постоянный ток, поскольку все устройства с переменным напряжением могли выиграть. Однако электричество терялось всякий раз, когда мощность переменного тока необходимо было преобразовать в постоянный ток дома.

Где постоянный ток наиболее полезен?

Если переменный ток так хорош, зачем вообще заморачиваться с постоянным током? Несмотря на то, что большинство наших домашних устройств имеют достаточно неустойчивые требования к мощности, чтобы использовать переменный ток, есть несколько приложений, в которых постоянный ток более эффективен. Большой заряжает аккумуляторы. Аккумуляторы обычно имеют одно высокое напряжение, при котором они заряжаются и разряжаются. (Да, некоторые из более причудливых аккумуляторов имеют микроконтроллеры для настройки, которые обычно используются с ручками для вейпинга.) Когда вы заряжаете стандартные аккумуляторы AA или AAA , зарядное устройство преобразует переменное напряжение от вашей стены в постоянное.

Как уже упоминалось, в этих преобразованиях происходит потеря эффективности, но если бы вы могли получать питание от источника постоянного тока, вы могли бы наслаждаться повышенной электрической эффективностью. Солнечные батареи являются прекрасным примером. Солнечная энергия генерирует постоянный ток, и эффективность преобразования его в переменный ток для немедленного использования снижается. Тем не менее, накачка солнечной энергии постоянного тока в аккумулятор максимизирует количество электричества, которое может быть получено. Контроллер заряда солнечной батареи, расположенный между ними, обеспечивает наиболее эффективную передачу с учетом переменной мощности солнечной батареи.

К сожалению, в какой-то момент эта батарея все равно должна быть преобразована в переменный ток, чтобы хорошо работать с большинством приборов в доме. Некоторые бытовые приборы с постоянным энергопотреблением могут надежно подключаться напрямую к источнику постоянного тока. В частности, морозильники и холодильники постоянного тока популярны в автономных домах, поскольку они позволяют избежать потери эффективности при преобразовании в переменный ток. Некоторые предприимчивые люди даже смогли спроектировать дом с питанием от постоянного тока . Помимо потребительских приложений, вы также увидите высоковольтные линии постоянного тока, подаваемые на трансформаторы, где они преобразуются в переменный ток, прежде чем попасть в жилые районы.

В конце концов, постоянный ток приближает вас к источнику питания с более высокой эффективностью, чем переменный ток, но, поскольку наши электрические потребности имеют тенденцию меняться, переменный ток дает нам гибкость, необходимую для быстрого переключения передач.