В чем разница между двигателями постоянного и переменного тока

Отличие постоянного тока от переменного и их особенности

Не первое десятилетие продолжаются споры, какой же вид тока опаснее — переменный или постоянный. Одни утверждают, что именно выправленное напряжение несет большую угрозу, другие искренне убеждены, что синусоида переменного тока, совпав по амплитуде с биением человеческого сердца, останавливает его. Но, как всегда бывает в жизни, сколько людей — столько и мнений. А потому, стоит взглянуть на этот вопрос чисто с научной точки зрения. Но сделать это стоит языком, понятным даже для чайников, т.к. не у каждого имеется электротехническое образование. При этом, наверняка любому хочется узнать происхождение постоянного и переменного тока.

С чего же стоит начать? Да, наверное, с определений — что же такое электричество, почему его называют переменным либо постоянным, какой из этих видов опаснее и почему.

Большинству известно, что постоянный ток можно получить от различных блоков или элементов питания, а переменный поступает в квартиры и помещения посредством электросети и благодаря ему работают бытовые электроприборы и освещение. Но мало кто задумывался, почему одно напряжение позволяет получить другое и для чего это нужно.

Имеет смысл ответить на все возникшие вопросы.

ДСП — дуговая печь переменного тока

ДСП или дуговая сталеплавильная печь переменного тока отличается от ДППТ количеством и расположением электродов. В установках такого типа ток течет между электродами и шихтой или расплавленным металлом, который выступает в роли анода.

Достоинства

Главное достоинство дуговых печей переменного тока в том, что они обходятся дешевле. Отсутствие в печной цепи сложных тиристорных или диодных преобразователей, а также реакторов снижает капитальные затраты в среднем на 30%.

ДСП обходятся дешевле ДППТ, и имеют ряд преимуществ:

1. Сопоставимая производительность при низкой стоимости.
2. Более высокий КПД дуги, который в некоторых случаях обеспечивает сниженный в сравнении с ДППТ удельный расход электроэнергии.
3. Дуга переменного тока короче, но постоянно перемещается. Это снижает вероятность перегрева и размыва подины.
4. Печь переменного тока продолжает работать, даже если между электродами и расплавом оказывается изолирующая прослойка (холодный шлак после предыдущей плавки, известь, известняк).

Постоянное совершенствование технологии плавления стали и чугуна в печах переменного тока сглаживает их недостатки. Но окончательно от них избавиться еще не получилось.

Недостатки

Наиболее заметные недостатки печей переменного тока касаются повышенного расхода электродов, шумности, значительному выделению пыли и газов, а также фликеру.

Повышенный расход графитовых электродов связан с тем, что их больше. Дуга переменного тока короче, что тоже увеличивает расход. С расходом углеродов происходит дополнительное науглероживание расплавленной стали.

Более высокий уровень шума ДСП обусловлен рядом факторов:

• Движение (осцилляция) дуги переменного тока (1).
• Ударная волна во время повторного разжигания дуги (1).
• Работа кислородных фурм (5).

Дуга ДППТ тоже шумит, но уровень шума ниже. Разница обусловлена отличиями дуг переменного и постоянного тока.

Степень шумности печи также зависит от особенностей ее конструкции и стадии плавления. Завалка шихты (4), подача легирующих элементов (3) и углерода (2) также сопровождаются шумом. Но при прочих равных в случае измерения шума по стандартной процедуре ДСП оказываются шумнее ДППТ.

Базисная точка для измерения уровня шума располагается на расстоянии 5 метров от корпуса печи со стороны, противоположной трансформатору. Высота — 2 метра над уровнем рабочей площадки, наклон — 45 0 .

В трехфазных печах металл контактирует с катодным пятном дуги, которое отличается более высоким удельным тепловым потоком и плотностью дуги. В таких условиях выделяется до 8 раз больше пыли, а угар шихты на 7% выше.

Фликером называется мерцание приборов освещения во время работы установок с переменным режимом работы. Особенно выражено мерцание на начальных стадиях плавки в трехфазных сталеплавильных печах. Чередование активной и реактивной нагрузки, которая приводит к мерцанию осветительных приборов, также отрицательно сказывается на сроке службы трансформатора, электрододержателей и элементов короткой цепи.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

• Продолжительность контакта;
• Путь прохождения электрического тока;
• Сила тока и напряжение;
• Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Постоянный и переменный ток: разница в производстве и использовании

Если переменный ток намного проще производить с помощью генератора, используя кинетическую энергию, то батареи могут создавать только постоянный. Поэтому последний доминирует в схемах питания низковольтных устройств и электроники. Аккумуляторы могут заряжаться только от постоянного тока, поэтому переменный ток сети выпрямляется, когда аккумулятор является основной частью системы.

Широко распространенным примером может служить любое транспортное средство – мотоцикл, автомобиль и грузовик. Генератор, устанавливаемый на них, создает переменный ток, который мгновенно преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, поскольку в системе электроснабжения присутствует аккумулятор, и большинству электроники для работы требуется постоянное напряжение. Солнечные элементы и топливные ячейки также производят только постоянный ток, который затем при необходимости можно преобразовать в переменный с помощью устройства, называемого инвертором.

Передача переменного тока потребителям

Путь переменного тока начинается с электростанций, на которых устанавливаются мощнейшие электрические генераторы, из которых выходит электрический ток с напряжением на уровне 220-330 кВ. Через электрические кабели ток идет к трансформаторным подстанциям, устанавливаемым в непосредственной близости от объектов электрического потребления – домов, квартир, предприятий и других сооружений.

Подстанции получают электрический ток с напряжением около 10 кВ и преобразуют его в трехфазное напряжение 380 В. В некоторых случаях на питание объектов идет ток с напряжением 380 В, этого требуют мощные бытовые и производственные приборы, но чаще всего в месте ввода электричества в дом или квартиру, напряжение снижается до привычных нам 220 В.

Электрический ток в действительности

На практике форма тока (зависимость плотности зарядов от времени) не синусоидальная. По разным причинам вид графика искажается. Это, к примеру, происходит при запуске оборудования и остановке, из-за наведённых помех различной природы. Форма переменного и постоянного тока искажается. Причём давно установлено, что это вредит аппаратуре. Для борьбы с подобной напастью требовались методы, и математики придумали спектральный анализ.

Колебание любой формы возможно представить в виде суммы с различным удельным весом простейших синусоид разной частоты. Получается, что по цепи двигается одновременно масса составляющих, в совокупности дающих ток. Причём не обязательно все составляющие двигаются заодно с основной массой. Представим элементы как группу муравьёв, каждый тащит в свою сторону, а результирующий эффект заставляет груз перемещаться лишь в одну. Упомянем, что помимо коэффициента (амплитуды) каждая составляющая обладает фазой (направлением), а именуется гармоникой.

Схема постоянного тока

Каскады техники устроены так, чтобы полезные частоты (преимущественно 50 Гц) проходили внутрь прибора, а прочее уходило на землю. Указан признак для решения затруднения, упомянутого в начале. Любое колебание представляется в виде набора полезных и вредных сигналов, исходя из этого, аппаратуру полагается конструировать надлежащим образом. К примеру, на описанном принципе работают все приёмники: избирательно пропускают ток нужной частоты. Так удаётся отрезать помехи, а волна передаётся с минимальными искажениями на большие расстояния.

Основные характеристики

Синхронные моментные двигатели, независимо от размера, имеют бесщеточное исполнение, ротор с постоянным магнитом (4+ полюса), прямой привод, небольшой вес.

В линейке AT Drive представлены 3-х фазные высокомоментные электродвигатели, которые имеют следующие характеристики:

• диаметр (мм): 50, 69, 85, 115;
• номинальный момент (мНм): 250 –7800 ;
• скорость (об/мин): 700 – 5600.

Доступное пространство и значение крутящего момента помогают выбрать ширину и диаметр мотора.

Обычно моментные двигатели имеют малую высоту и большой диаметр (зависимость момента от диаметра квадратичная, а от высоты – линейная). При одинаковом моменте, двигатель небольшой высоты со значительным диаметром по массе и габаритам будет в лучше, чем более высокий аналог малого диаметра.