Stejnosměrný proud — obecné pojmy, definice, měrná jednotka, označení, parametry

DC — elektrický proud, který se nemění v čase a směru. Za aktuální směr mít směr pohybu kladně nabitých částic. V případě, že proud vzniká pohybem záporně nabitých částic, považuje se jeho směr za opačný než je směr pohybu částic.

Přísně vzato, "stejnosměrný elektrický proud" by měl být chápán jako "konstantní elektrický proud", v souladu s matematickým konceptem "konstantní hodnoty". Ale v elektrotechnice byl tento termín zaveden ve smyslu "elektrického proudu konstantního směru a téměř konstantní velikosti."

Pod pojmem "elektrický proud prakticky konstantní velikosti" se rozumí proud, jehož změny s postupem času jsou co do velikosti tak nepatrné, že při uvažování jevů v elektrickém obvodu, kterým takový elektrický proud prochází, lze tyto změny zcela zanedbat a proto , není možné ignorovat ani indukčnost, ani kapacitu obvodu.

Nejčastěji zdroje stejnosměrného proudu — galvanické články, baterie, DC generátory a usměrňovače.

V elektrotechnice se k získání stejnosměrného proudu využívají kontaktní jevy, chemické procesy (primární články a baterie), elektromagnetické vedení (generátory elektrických strojů). Hojně se používá také usměrňování střídavého proudu nebo napětí.

Ze všech zdrojů e. atd. c. chemické a termoelektrické zdroje, stejně jako tzv. unipolární stroje, jsou ideálními zdroji stejnosměrného proudu. Zbývající zařízení dávají pulzující proud, který se pomocí speciálních zařízení ve větší či menší míře vyhlazuje a pouze se blíží ideálnímu stejnosměrnému proudu.

Pro kvantifikaci proudu v elektrickém obvodu se používá proudová koncepce.

Proud je množství elektřiny Q protékající průřezem vodiče za jednotku času.

Pokud během doby I prošlo množství elektřiny Q průřezem vodiče, pak síla proudu I = Q /T

Jednotkou měření proudu je ampér (A).

Proudová hustota Toto je poměr proudu I k ploše průřezu F vodiče — I / F. (12)

Jednotkou měření proudové hustoty je ampér na čtvereční milimetr (A / mm)2).

V uzavřeném elektrickém obvodu vzniká stejnosměrný proud působením zdroje elektrické energie, který vytváří a udržuje na svých svorkách potenciálový rozdíl, měřený ve voltech (V).

Vztah mezi potenciálovým rozdílem (napětím) na svorkách elektrického obvodu, odporem a proudem v obvodu je vyjádřen Ohmovým zákonem... Podle tohoto zákona je pro úsek homogenního obvodu síla proudu. je přímo úměrná hodnotě použitého napětí a nepřímo úměrná odporu I = U /R,

kde já — proud. A, U — napětí na svorkách obvodu B, R — odpor, ohmy

To je nejdůležitější zákon elektrotechniky. Další podrobnosti naleznete zde: Ohmův zákon pro část obvodu

Práce vykonaná elektrickým proudem za jednotku času (sekundu) se nazývá výkon a označuje se písmenem P. Tato hodnota charakterizuje intenzitu práce vykonané proudem.

Výkon P = W / t = UI

Napájecí jednotka - watty (W).

Výraz pro sílu elektrického proudu lze transformovat nahrazením, na základě Ohmova zákona, součinem napětí U IR. Ve výsledku dostaneme tři výrazy pro sílu elektrického proudu P = UI = I2R = U2/ R

Velký praktický význam má skutečnost, že stejný výkon elektrického proudu lze získat při nízkém napětí a vysokém proudu, nebo při vysokém napětí a nízkém proudu. Tento princip se využívá při přenosu elektrické energie na vzdálenosti.

Proud procházející drátem vytváří teplo a ohřívá jej. Množství tepla Q uvolněného ve vodiči je určeno vzorcem Q = Az2Rt.

Tato závislost se nazývá Joule-Lenzův zákon.

Viz také: Základní zákony elektrotechniky

Na základě Ohmových a Joule-Lenzových zákonů můžete analyzovat nebezpečný jev, který se často vyskytuje, když jsou vodiče přímo navzájem spojeny a dodávají elektrický proud zátěži (elektrickému přijímači). Tento jev se nazývá zkrat, protože proud začne protékat kratší cestou a obchází zátěž. Tento režim je nouzový.

Na obrázku je schéma připojení EL žárovky k elektrické síti. Pokud je odpor lampy R 500 ohmů a síťové napětí je U = 220 V, proud v obvodu lampy bude A = 220/500 = 0,44 A.

Diagram vysvětlující výskyt zkratu

Zvažte případ, kdy jsou vodiče k žárovce připojeny přes velmi nízký odpor (Rst — 0,01 Ohm), například tlustá kovová tyč. V tomto případě se obvodový proud přibližující se k bodu A rozvětví ve dvou směrech: většina z nich bude sledovat cestu nízkého odporu – podél kovové tyče a malá část proudu Azln – podél cesty vysokého odporu – do žárovka.

Určete proud procházející kovovou tyčí: I = 220 / 0,01 = 22 000 A.

V případě zkratu (zkratu) bude síťové napětí menší než 220 V, protože velký proud v obvodu způsobí velkou ztrátu napětí a proud protékající kovovou tyčí bude o něco menší, ale překročí však dříve spotřebovanou žárovku.

Jak víte, v souladu s Joule-Lenzovým zákonem proud procházející dráty vydává teplo a dráty se zahřívají. V našem příkladu je plocha průřezu vodičů navržena pro malý proud 0,44 A.

Když jsou vodiče připojeny kratším způsobem, obcházejíce zátěž, bude obvodem protékat velmi velký proud - 22000 A. Takový proud povede k uvolnění velkého množství tepla, což povede ke zuhelnatění a zapálení izolace, roztavení materiálu drátu, poškození elektroměrů, roztavení přes kontakt spínačů, lamač nožů atd.

Zdroj elektrické energie dodávající takový obvod může být poškozen. Přehřátí vodičů může způsobit požár. V důsledku toho je třeba při instalaci a provozu elektrických instalací, aby se předešlo neopravitelným následkům zkratu, dodržet následující podmínky: izolace vodičů musí odpovídat síťovému napětí a provozním podmínkám.

Plocha průřezu vodičů musí být taková, aby jejich ohřev při normální zátěži nedosáhl nebezpečné hodnoty. Připojovací místa a drátěné odbočky musí být kvalitní a dobře izolované. Vnitřní vodiče musí být položeny tak, aby byly chráněny před mechanickým a chemickým poškozením a před vlhkostí.

Aby nedošlo k náhlému, nebezpečnému zvýšení proudu v elektrickém obvodu při zkratu, je chráněn pojistkami nebo jističi.

Významnou nevýhodou stejnosměrného proudu je obtížné zvýšení jeho napětí. To ztěžuje přenos konstantní elektrické energie na velké vzdálenosti.

Viz také: Co je střídavý proud a jak se liší od stejnosměrného proudu