Rodzaje i prądy napięcia: prąd przemienny - prąd stały - prąd trójfazowy

Kabel zasilający z pięcioma rdzeniami © Demarco, stock.adobe.com

Mówiąc najprościej: energia elektryczna to nic innego jak transport nośników ładunku elektrycznego. Prąd płynie, gdy tylko powstanie przewodzące połączenie między źródłem zasilania a konsumentem - zwane obwodem. Kierunek przepływu prądu jest zawsze od plusa do minusa. Wielkość fizyczna, która mierzy prąd elektryczny, to natężenie prądu elektrycznego (symbol I), jednostką jest amper (A).

Prosty obwód © Heinz Kerp

Aby w ogóle przepływała energia elektryczna, konieczne jest napięcie elektryczne. Napięcie to mianowicie zdolność przesuwania nośników ładunku elektrycznego. Mówiąc prościej i analogicznie do obwodu, napięcie charakteryzuje „siłę” źródła zasilania.

Prosty obwód © Heinz Kerp

Na przykład, jeśli dwa bieguny gniazda są połączone ze sobą przez odbiorcę elektrycznego, przepływa prąd. To, jak duże jest natężenie prądu, zależy od wielkości napięcia i od konsumenta, co jest określane jako opór elektryczny.

Fizyczna wielkość napięcia elektrycznego ma symbol U i jest określona w międzynarodowym układzie jednostek w woltach (V). Opór elektryczny ma symbol wzoru R i jest jednostką om (Ω).

Zależność prądu od napięcia przedstawia wzór:

Prąd = napięcie / rezystancja

I = U / R

Wskazówka: znajdź najtańszych elektryków, porównaj oferty i oszczędzaj.

Prąd przemienny i napięcie przemienne

Wszędzie potrzebujemy prądu, ale prawie nikt nie wie, czy używa urządzenia z prądem stałym, czy przemiennym lub napięciem. Zwykle z gniazdka wychodzi prąd przemienny i napięcie przemienne. Oba charakteryzują się zmieniającym się kierunkiem transportu nośników ładunku elektrycznego. Różnią się od prądu stałego lub napięcia stałego tym, że oba regularnie zmieniają kierunek, tak że wartości dodatnie i ujemne uzupełniają się. Średnio w czasie prąd i napięcie wynoszą zatem zero. Częstotliwość, z jaką zmienia się kierunek, jest określana w hercach. W Europie jest to 50 Hz - oznacza to, że kierunek zmienia się 100 razy na sekundę, 50 razy w każdym kierunku.

Częstotliwość sieci elektrycznej w Europie wynosi 50 Hz dla

prądu przemiennego i napięcia przemiennego © Heinz Kerp

Prąd przemienny i napięcie przemienne mają tę zaletę, że oba są łatwe do wytworzenia i transportu. Z reguły do tego celu służy generator, który generuje prąd i napięcie poprzez ciągłe obracanie pętli przewodnika w statycznym polu magnetycznym. Ta technika jest bardzo łatwa do wdrożenia.

Generator trójfazowy © Heinz Kerp

Trójfazowe generatory synchroniczne są stosowane w publicznych elektrowniach. Pętla przewodząca przesuwa się obok trzech magnesów, które są przesunięte przestrzennie o 120 stopni, tak że przy jednym obrocie powstają również napięcia lub prądy przesunięte o 120 stopni.

Prąd trójfazowy lub wysokiego napięcia

Ściśle mówiąc, „prąd ciężki” lub „prąd trójfazowy” to trójfazowe napięcie przemienne oparte na trzech wzajemnie połączonych prądach przemiennych, które umożliwiają przesył energii elektrycznej w sieci. Jak już wspomniano, aby móc przesyłać energię elektryczną, wymagana jest określona wartość napięcia. W przypadku konieczności pokonywania dużych odległości stosuje się wysokie napięcie, które dzięki swojej sprawności umożliwia transport energii z elektrowni nawet do bardzo odległych sieci. Prąd wysokiego napięcia przechodzi różne procesy przemiany, aż dotrze do gospodarstwa domowego pod napięciem 230 woltów lub 400 woltów.

Podłączanie piekarnika elektrycznego i płyty grzejnej © Andrey Popov, stock.adobe.com

Z technicznego punktu widzenia generator wyposażony jest w trzy pola magnetyczne ułożone w okrąg - stąd określenie trójfazowy prąd przemienny. Skutkuje to trzema napięciami przemiennymi, analogicznymi do prądów przemiennych, które wywołują ich działanie w różnym czasie, a tym samym generują znakomitą wydajność.

Trójfazowy prąd przemienny i trójfazowe napięcie przemienne © Heinz Kerp

Publiczna sieć energetyczna działa na trójfazowej energii elektrycznej. Jeśli dom jest podłączony do publicznej sieci energetycznej, do domu docierają cztery kable. Każdy z trzech faz ma jeden kabel i jeden przewód neutralny. Dla większości urządzeń w domu lub mieszkaniu wystarczy jedna faza. Tylko kuchenka elektryczna zwykle potrzebuje trzech faz.

Podłączenie domu z trójfazowym podłączeniem prądu przemiennego do publicznej sieci energetycznej

Prąd stały i napięcie stałe

Wiele urządzeń elektrycznych, takich jak radia, telewizory czy smartfony, jest zasilanych prądem stałym © Andrey Popov, stock.adobe.com

W przeciwieństwie do prądu przemiennego lub napięcia przemiennego o stałych i regularnych zmianach kierunku o naprzemiennych wartościach dodatnich i ujemnych, prąd stały zawsze zachowuje tę samą polaryzację. Napięcie DC ma chwilową wartość, która nie zmienia się w dłuższym okresie obserwacji. Ma zawsze ten sam znak i tę samą ilość.

Prąd mieszany i napięcie mieszane

Prąd stały lub napięcie stałe znane z życia codziennego to zwykle prąd przemienny lub napięcie przemienne z gniazda, które jest prostowane. Odbywa się to za pomocą prostownika, który został już zainstalowany w odbiorniku.

Prąd lub napięcie wytwarzane przez generatory elektryczne w elektrowniach to napięcie przemienne. Za pomocą prostowników można z tego generować napięcie stałe. Powoduje to powstanie napięcia mieszanego, którego średnia wartość nazywana jest napięciem stałym. Dzięki kondensatorom wygładzającym, większym prądom lub taktowanym zasilaczom z cewkami umieszczonymi powyżej, nałożony składnik prądu przemiennego można znacznie zmniejszyć. Pozostaje niewielkie szczątkowe tętnienie.