กระแสตรง — แนวคิดทั่วไป คำจำกัดความ หน่วยการวัด การกำหนด พารามิเตอร์

DC — กระแสไฟฟ้าที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาและทิศทาง ต่อ ทิศทางปัจจุบัน รับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุบวก ในกรณีที่กระแสเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุลบ ทิศทางของกระแสจะถือว่าตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค

พูดอย่างเคร่งครัด ควรเข้าใจ "ไฟฟ้ากระแสตรง" เป็น "กระแสไฟฟ้าคงที่" ตามแนวคิดทางคณิตศาสตร์ของ "ค่าคงที่" แต่ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า คำนี้ถูกนำมาใช้ในแง่ของ "ค่าคงที่ของกระแสไฟฟ้าในทิศทางและเกือบคงที่ในขนาด"

โดย "กระแสไฟฟ้าที่มีขนาดคงที่ในทางปฏิบัติ" หมายถึงกระแสที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาที่ผ่านไปโดยไม่มีนัยสำคัญขนาดที่เมื่อพิจารณาปรากฏการณ์ในวงจรไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจถูกละเลยโดยสิ้นเชิง ดังนั้น เป็นไปได้ที่จะเพิกเฉยต่อความเหนี่ยวนำหรือความจุของวงจร

ส่วนใหญ่มักจะเป็นแหล่งกำเนิดกระแสตรง — เซลล์กัลวานิก แบตเตอรี่,เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงและวงจรเรียงกระแส.

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า ปรากฏการณ์การสัมผัส กระบวนการทางเคมี (เซลล์ปฐมภูมิและแบตเตอรี่) การนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) มาใช้เพื่อให้ได้ไฟฟ้ากระแสตรง การแก้ไขกระแสสลับหรือแรงดันไฟฟ้ายังใช้กันอย่างแพร่หลาย

จากแหล่งที่มาทั้งหมดของอี เป็นต้น c. แหล่งเคมีและเทอร์โมอิเล็กทริกเช่นเดียวกับที่เรียกว่าเครื่องยูนิโพลาร์เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงในอุดมคติ อุปกรณ์ที่เหลือให้กระแสเป็นจังหวะซึ่งด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษจะปรับให้เรียบในระดับมากหรือน้อยโดยเข้าใกล้กระแสตรงในอุดมคติเท่านั้น

เพื่อวัดปริมาณกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า แนวคิดของแอมแปร์.

แอมแปร์ คือปริมาณไฟฟ้า Q ที่ไหลผ่านส่วนตัดขวางของเส้นลวดต่อหน่วยเวลา

หากในช่วงเวลา I ปริมาณไฟฟ้า Q เคลื่อนผ่านส่วนตัดขวางของเส้นลวด ความแรงของกระแสไฟฟ้า I = Q /T

หน่วยวัดกระแสไฟฟ้าคือแอมแปร์ (A)

ความหนาแน่นกระแส นี่คืออัตราส่วนกระแส I ต่อพื้นที่หน้าตัด F ของตัวนำ — I / F. (12)

หน่วยวัดความหนาแน่นกระแสคือแอมแปร์ต่อตารางมิลลิเมตร (A / mm)2)

ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด กระแสตรงเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่สร้างและรักษาความต่างศักย์ระหว่างขั้วของมัน โดยวัดเป็นโวลต์ (V)

แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ (แรงดัน) ที่ขั้วของวงจรไฟฟ้า ความต้านทาน และกระแสในวงจร กฎของโอห์ม... ตามกฎหมายนี้ สำหรับส่วนของวงจรที่เป็นเนื้อเดียวกัน ความแรงของกระแส เป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และแปรผกผันกับความต้านทาน I = U /R

ที่ฉัน - แอมแปร์ A, U - แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของวงจร B, R - ความต้านทาน, โอห์ม

นี่เป็นกฎที่สำคัญที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้า สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมดูที่นี่: กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร

งานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้าต่อหน่วยเวลา (วินาที) เรียกว่า พลังงาน และเขียนแทนด้วยตัวอักษร P ค่านี้แสดงถึงความเข้มของงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้า

พาวเวอร์ P = W / t = UI

หน่วยจ่ายไฟ - วัตต์ (W)

การแสดงออกของความแรงของกระแสไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนได้โดยการแทนที่ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้า U ผลิตภัณฑ์ IR เป็นผลให้เราได้รับสามนิพจน์สำหรับความแรงของกระแสไฟฟ้า P = UI = I2R = U2/ R

สิ่งสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งคือความจริงที่ว่าสามารถรับกระแสไฟฟ้าเดียวกันได้ที่แรงดันต่ำและกำลังไฟฟ้าสูงหรือที่ไฟฟ้าแรงสูงและกำลังไฟฟ้าต่ำ หลักการนี้ใช้ในการส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกล

กระแสที่ไหลผ่านลวดจะสร้างความร้อนและทำให้ร้อนขึ้น ปริมาณความร้อน Q ที่ปล่อยออกมาในตัวนำถูกกำหนดโดยสูตร Q = Az2Rt

การพึ่งพาอาศัยกันนี้เรียกว่ากฎของจูล-เลนซ์

ดูสิ่งนี้ด้วย: กฎหมายพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า

ตามกฎของโอห์มและจูล-เลนซ์ คุณสามารถวิเคราะห์ปรากฏการณ์อันตรายที่มักเกิดขึ้นเมื่อสายไฟเชื่อมต่อกันโดยตรง โดยจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังโหลด (เครื่องรับไฟฟ้า) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อกระแสเริ่มไหลสั้นลง โดยผ่านโหลด โหมดนี้เป็นโหมดฉุกเฉิน

ภาพแสดงแผนผังการเชื่อมต่อหลอดไส้ EL เข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลัก หากความต้านทานของหลอดไฟ R เท่ากับ 500 โอห์ม และแรงดันไฟหลักคือ U = 220 V กระแสในวงจรหลอดไฟจะเป็น A = 220/500 = 0.44 A

แผนภาพอธิบายการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร

พิจารณากรณีที่สายไฟเชื่อมต่อกับหลอดไส้ผ่านความต้านทานต่ำมาก (Rst — 0.01 โอห์ม) เช่น แท่งโลหะหนา ในกรณีนี้ กระแสวงจรที่เข้าใกล้จุด A จะแตกออกเป็นสองทิศทาง: ส่วนใหญ่จะไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำ - ตามแท่งโลหะ และส่วนเล็ก ๆ ของกระแส Azln - ตามเส้นทางที่มีความต้านทานสูง - ไปยัง หลอดไฟฟ้า.

กำหนดกระแสที่ไหลผ่านแท่งโลหะ: I = 220 / 0.01 = 22,000 A.

ในกรณีที่เกิดการลัดวงจร (ลัดวงจร) แรงดันไฟหลักจะน้อยกว่า 220 V เนื่องจากกระแสไฟฟ้าจำนวนมากในวงจรจะทำให้เกิดการสูญเสียแรงดันไฟจำนวนมาก และกระแสที่ไหลผ่านแท่งโลหะจะมีค่าน้อยกว่าเล็กน้อย แต่ อย่างไรก็ตาม มันจะเกินหลอดไส้ที่ใช้ก่อนหน้านี้

ดังที่คุณทราบ ตามกฎหมายของ Joule-Lenz กระแสที่ไหลผ่านสายไฟจะทำให้เกิดความร้อนและสายไฟจะร้อนขึ้น ในตัวอย่างของเรา พื้นที่หน้าตัดของสายไฟออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก 0.44 A

เมื่อเชื่อมต่อสายไฟในวิธีที่สั้นกว่าโดยผ่านโหลดกระแสที่มีขนาดใหญ่มากจะไหลผ่านวงจร - 22,000 A กระแสดังกล่าวจะนำไปสู่การปล่อยความร้อนจำนวนมากซึ่งจะนำไปสู่การไหม้และการจุดระเบิดของ ฉนวน, วัสดุลวดละลาย, ความเสียหายต่อมิเตอร์ไฟฟ้า, ละลายจากการสัมผัสของสวิตช์, มีดเบรกเกอร์ ฯลฯ

แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายวงจรดังกล่าวอาจเสียหายได้ สายไฟร้อนจัดอาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้ เป็นผลให้ในระหว่างการติดตั้งและการทำงานของการติดตั้งไฟฟ้าเพื่อป้องกันผลกระทบที่แก้ไขไม่ได้ของไฟฟ้าลัดวงจรต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขต่อไปนี้: ฉนวนของสายไฟต้องสอดคล้องกับแรงดันไฟหลักและสภาพการใช้งาน

พื้นที่หน้าตัดของสายไฟจะต้องอยู่ในระดับที่ความร้อนภายใต้โหลดปกติไม่ถึงค่าที่เป็นอันตราย จุดต่อและกิ่งลวดต้องมีคุณภาพดีและหุ้มฉนวนอย่างดี ต้องวางสายไฟภายในในลักษณะที่ได้รับการป้องกันจากความเสียหายทางกลและสารเคมีและจากความชื้น

เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าอย่างฉับพลันและเป็นอันตรายระหว่างการลัดวงจร ฟิวส์หรือเบรกเกอร์ป้องกันวงจร

ข้อเสียที่สำคัญของไฟฟ้ากระแสตรงคือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าทำได้ยาก ทำให้การส่งพลังงานไฟฟ้าคงที่ในระยะทางไกลทำได้ยาก

ดูสิ่งนี้ด้วย: ไฟฟ้ากระแสสลับคืออะไรและแตกต่างจากไฟฟ้ากระแสตรงอย่างไร