Tasavirta — yleiset käsitteet, määritelmä, mittayksikkö, nimitys, parametrit

DC — sähkövirta, joka ei muutu ajassa ja suunnassa. Per nykyinen suunta ottaa positiivisesti varautuneiden hiukkasten liikkeen suunnan. Siinä tapauksessa, että virta muodostuu negatiivisesti varautuneiden hiukkasten liikkeestä, sen suunnan katsotaan olevan vastakkainen hiukkasten liikesuuntaan nähden.

Tarkkaan ottaen "tasasähkövirta" tulisi ymmärtää "vakiovirtana" matemaattisen "vakioarvon" käsitteen mukaisesti. Mutta sähkötekniikassa tämä termi on otettu käyttöön "sähkövirran suunnassa vakiona ja suuruudeltaan lähes vakiona".

"Käytännössä vakiosuuruisella sähkövirralla" tarkoitetaan virtaa, jonka muutokset ajan myötä ovat niin merkityksettömiä, että kun tarkastellaan sähköpiirin ilmiöitä, joiden läpi tällainen sähkövirta kulkee, nämä muutokset voidaan jättää kokonaan huomiotta ja siksi , on mahdollista jättää huomioimatta piirin induktanssia tai kapasitanssia.

Useimmiten tasavirran lähteet - galvaaniset kennot, akut, DC generaattorit ja tasasuuntaajat.

Sähkötekniikassa tasavirran saamiseksi käytetään kosketusilmiöitä, kemiallisia prosesseja (primäärikennot ja akut), sähkömagneettista ohjausta (sähkökonegeneraattoreita). AC- tai jännitteen tasasuuntausta käytetään myös laajalti.

Kaikista lähteistä e. jne. c. kemialliset ja lämpösähköiset lähteet sekä niin sanotut unipolaariset koneet ovat ihanteellisia tasavirran lähteitä. Loput laitteet antavat sykkivän virran, jota erityisten laitteiden avulla tasoitetaan enemmän tai vähemmän, vain lähellä ihanteellista tasavirtaa.

Sähköpiirin virran kvantifiointiin käytetään ampeerin käsite.

Amperage on sähkön määrä, joka virtaa langan poikkileikkauksen läpi aikayksikköä kohti.

Jos ajan I aikana sähkömäärä Q on liikkunut langan poikkileikkauksen läpi, niin virran voimakkuus I = Q /T

Virran mittayksikkö on ampeeri (A).

Virtatiheys Tämä on virran suhde I johtimen poikkipinta-alaan F — I / F. (12)

Virrantiheyden mittayksikkö on ampeeri neliömillimetriä kohti (A / mm)2).

Suljetussa sähköpiirissä tasavirta tapahtuu sellaisen sähköenergialähteen vaikutuksesta, joka luo ja ylläpitää potentiaalieron liittimiinsä, mitattuna voltteina (V).

Sähköpiirin napojen potentiaalieron (jännitteen), resistanssin ja piirissä olevan virran välinen suhde ilmaistaan ​​Ohmin lailla... Tämän lain mukaan homogeenisen piirin osuudella virran voimakkuus on suoraan verrannollinen käytetyn jännitteen arvoon ja kääntäen verrannollinen vastukseen I = U /R,

missä minä — ampeeri. A, U — jännite piirin liittimissä B, R — vastus, ohmia

Tämä on sähkötekniikan tärkein laki. Katso lisätietoja täältä: Ohmin laki piirin osalle

Sähkövirran tekemää työtä aikayksikköä (sekuntia) kohti kutsutaan tehoksi ja sitä merkitään kirjaimella P. Tämä arvo kuvaa virran tekemän työn voimakkuutta.

Teho P = W / t = UI

Virtalähde - wattia (W).

Sähkövirran voimakkuuden lauseke voidaan muuntaa korvaamalla Ohmin lain perusteella jännitteen U tulo IR. Tuloksena saadaan kolme lauseketta sähkövirran voimakkuudelle P = UI = I2R = U2/ R

Suuri käytännön merkitys on sillä, että sama sähkövirran teho voidaan saada pienellä jännitteellä ja suurella ampeerilla tai korkealla jännitteellä ja pienellä ampeerimäärällä. Tätä periaatetta käytetään sähköenergian siirtämisessä etäisyyksillä.

Langan läpi kulkeva virta tuottaa lämpöä ja lämmittää sen. Johtimessa vapautuvan lämmön määrä Q määritetään kaavalla Q = Az2Rt.

Tätä riippuvuutta kutsutaan Joule-Lenzin laiksi.

Katso myös: Sähkötekniikan peruslait

Ohmin ja Joule-Lenzin lakien perusteella voit analysoida vaarallista ilmiötä, joka esiintyy usein, kun johdot on kytketty suoraan toisiinsa ja syöttävät sähkövirtaa kuormaan (sähkövastaanotin). Tätä ilmiötä kutsutaan oikosulku, kun virta alkaa virrata lyhyemmällä tavalla, ohittaen kuorman. Tämä tila on hätätila.

Kuvassa on kaavio EL-hehkulampun liittämiseksi verkkovirtaan. Jos lampun R vastus on 500 ohmia ja verkkojännite U = 220 V, lamppupiirin virta on A = 220/500 = 0,44 A.

Kaavio, joka selittää oikosulun

Harkitse tapausta, jossa hehkulampun johdot on kytketty erittäin alhaisella resistanssilla (Rst - 0,01 Ohm), esimerkiksi paksulla metallitangolla. Tässä tapauksessa pistettä A lähestyvä piirivirta haarautuu kahteen suuntaan: suurin osa siitä seuraa matalan vastuksen polkua - metallitankoa pitkin ja pieni osa virrasta Azln - korkearesistanssista reittiä pitkin hehkulamppu.

Määritä metallitangon läpi kulkeva virta: I = 220 / 0,01 = 22 000 A.

Oikosulkutapauksessa (oikosulku) verkkojännite on alle 220 V, koska suuri virta piirissä aiheuttaa suuren jännitehäviön ja metallitangon läpi kulkeva virta on hieman pienempi, mutta se kuitenkin ylittää aiemmin kulutetun hehkulampun.

Kuten tiedät, Joule-Lenzin lain mukaan johtojen läpi kulkeva virta luovuttaa lämpöä ja johdot kuumenevat. Esimerkissämme johtojen poikkipinta-ala on suunniteltu pienelle 0,44 A:n virralle.

Kun johdot kytketään lyhyemmällä tavalla, ohittaen kuorman, piirin läpi kulkee erittäin suuri virta - 22000 A. Tällainen virta johtaa suuren lämpömäärän vapautumiseen, mikä johtaa hiiltymiseen ja syttymiseen. eristys, lankamateriaalin sulaminen, sähkömittarien vaurioituminen, sulaminen kytkimien kosketuksissa, veitsikatkaisija jne.

Tällaista piiriä syöttävä sähköenergian lähde voi vaurioitua. Johtojen ylikuumeneminen voi aiheuttaa tulipalon. Tämän seurauksena sähköasennusten asennuksen ja käytön aikana oikosulun korjaamattomien seurausten estämiseksi on noudatettava seuraavia ehtoja: johtojen eristyksen on vastattava verkkojännitettä ja käyttöolosuhteita.

Johtojen poikkipinta-alan on oltava sellainen, että niiden lämpeneminen normaalikuormituksessa ei saavuta vaarallista arvoa. Liitoskohtien ja johdinhaarojen tulee olla hyvälaatuisia ja hyvin eristettyjä. Sisäjohdot tulee asentaa siten, että ne ovat suojassa mekaanisilta ja kemiallisilta vaurioilta sekä kosteudelta.

Jotta vältetään äkillinen, vaarallinen virran lisääntyminen sähköpiirissä oikosulun aikana, se on suojattu sulakkeilla tai katkaisijoilla.

Tasavirran merkittävä haittapuoli on, että sen jännitettä on vaikea lisätä. Tämä vaikeuttaa jatkuvan sähköenergian siirtämistä pitkiä matkoja.

Katso myös: Mikä on vaihtovirta ja miten se eroaa tasavirrasta