Gdzie i dlaczego stosuje się prąd stały?

Obecnie nie ma ani jednej dziedziny technologicznej, w której energia elektryczna nie byłaby wykorzystywana w takiej czy innej formie. Tymczasem rodzaj prądu, który je zasila, jest powiązany z wymaganiami stawianymi urządzeniom elektrycznym. I chociaż prąd przemienny jest obecnie bardzo powszechny na całym świecie, nadal istnieją obszary, w których po prostu nie można wyeliminować prądu stałego.

Pierwszymi źródłami użytecznego prądu stałego były ogniwa galwaniczne, które w zasadzie chemicznie dawały dokładność DC, który jest strumieniem elektronów poruszających się w jednym stałym kierunku. Stąd nazwa „prąd stały”.

Obecnie prąd stały uzyskuje się nie tylko z baterii i akumulatorów, ale także poprzez prostowanie prądu przemiennego. Dokładnie gdzie i dlaczego prąd stały jest używany w naszym stuleciu i zostanie omówiony w tym artykule.

Zacznijmy od silników trakcyjnych pojazdów elektrycznych. Metro, trolejbusy, statki motorowe i pociągi elektryczne były tradycyjnie napędzane silnikami prądu stałego. Silniki prądu stałego pierwotnie różniły się od silników prądu przemiennego tym, że mogły płynnie zmieniać prędkość przy zachowaniu wysokiego momentu obrotowego.

Napięcie przemienne jest prostowane w podstacji trakcyjnej, a następnie podawane do sieci trakcyjnej — tak uzyskuje się prąd stały dla publicznego transportu elektrycznego. Na statkach motorowych energię elektryczną do zasilania silników można uzyskać z generatorów diesla prądu stałego.

Pojazdy elektryczne również korzystają z silników prądu stałego, które zasilane są z akumulatora i tu znowu otrzymujemy przewagę w postaci szybko rozwijającego się momentu napędowego, mamy też jeszcze jedną ważną zaletę, możliwość hamowania rekuperacyjnego. W momencie zatrzymania silnik staje się permanentnym generatorem i jest ładowany bateria.

Potężne dźwigi w zakładach metalurgicznych, gdzie konieczne jest płynne radzenie sobie z ogromnymi rozmiarami i monstrualną masą kadzi ze stopionym metalem, wykorzystują silniki prądu stałego, ponownie ze względu na ich doskonałą sterowność. Ta sama zaleta dotyczy zastosowania silników prądu stałego w koparkach jednoosiowych.

Bezszczotkowe silniki prądu stałego są w stanie rozwinąć ogromne prędkości obrotowe, mierzone w dziesiątkach i setkach tysięcy obrotów na minutę. Dzięki temu małe szybkie silniki prądu stałego są instalowane na dyskach twardych, quadkopterach, odkurzaczach itp. Są również niezastąpione jako napędy krokowe do sterowania różnymi obudowami.

Samo przejście elektronów i jonów w tym samym kierunku w prądzie stałym sprawia, że ​​prąd stały jest zasadniczo niezbędny. podczas elektrolizy.

Reakcja rozkładu w elektrolicie, pod wpływem działającego w nim prądu stałego, pozwala na osadzanie się pewnych pierwiastków na elektrodach. W ten sposób otrzymuje się aluminium, magnez, miedź, mangan i inne metale, a także gazy: wodór, fluor itp. i wiele innych substancji. Dzięki elektrolizie, czyli prądowi stałemu, istnieją całe gałęzie metalurgii i przemysłu chemicznego.

Cynkowanie jest nie do pomyślenia bez prądu stałego. Metale osadzają się na powierzchni wyrobów o różnych kształtach, w ten sposób przeprowadza się chromowanie, niklowanie, powstają płytki drukowane i metalowe pomniki.O zastosowaniu galwanizacji w medycynie do leczenia chorób nie trzeba mówić.

Spawanie prądem stałym jest znacznie wydajniejsze niż prądem przemiennym, szew jest znacznie lepszy niż przy spawaniu tego samego produktu tą samą elektrodą, ale prądem przemiennym. Wszystkie nowoczesne falowniki spawalnicze zapewnić stałe napięcie elektrody.

Mocne lampy łukowe zainstalowane w projektorach wielu profesjonalnych studiów filmowych dają jednolite światło bez szumu łuku, właśnie dzięki zasilaniu łukiem DC. Diody LED, a więc zasilane są głównie prądem stałym, dlatego większość współczesnych naświetlaczy zasilana jest prądem stałym, aczkolwiek uzyskiwanym przez przekształcenie prądu zmiennego z sieci lub z baterii (co czasem jest bardzo wygodne).

Chociaż silnik spalinowy samochodu jest zasilany benzyną, jest uruchamiany przez akumulator. A tutaj jest prąd stały. Rozrusznik zasilany jest z 12-woltowego akumulatora, który w momencie rozruchu pobiera z niego dziesiątki amperów.

Po uruchomieniu akumulator w samochodzie jest ładowany przez generator, który wytwarza zmienny prąd trójfazowy, który jest natychmiast prostowany i podawany na zaciski akumulatora. Nie można ładować baterii za pomocą zasilacza sieciowego.

A co z zasilaczami awaryjnymi? Nawet jeśli w wyniku wypadku dojdzie do awarii ogromnej elektrowni, to akumulatory pomocnicze pomogą uruchomić turbogeneratory. A najprostsze domowe zasilacze awaryjne do komputerów również nie mogą obejść się bez akumulatorów, które zapewniają prąd stały, z którego po przekształceniu w falownik uzyskuje się prąd przemienny. I światła ostrzegawcze i oświetlenie awaryjne — prawie wszędzie jest zasilany z baterii, czyli tutaj przydał się prąd stały.

Okręt podwodny — który wykorzystuje prąd stały na pokładzie do zasilania silnika elektrycznego, który obraca śrubę napędową. Chociaż obrót turbogeneratora na większości nowoczesnych statków o napędzie atomowym odbywa się w wyniku reakcji jądrowych, energia elektryczna jest dostarczana do silnika w postaci tego samego prądu stałego. To samo dotyczy okrętów podwodnych z silnikiem Diesla.

I oczywiście nie tylko moje lokomotywy elektryczne, wózki widłowe czy samochody elektryczne korzystają z prądu stałego z akumulatorów. Wszystkie elektroniczne gadżety, które nosimy ze sobą, zawierają baterie litowe, które zapewniają stałe napięcie i są ładowane stałym prądem z ładowarek. A jeśli przypomnimy sobie radiokomunikację, telewizję, radio i telewizję, Internet itp. W rzeczywistości okazuje się, że duża część wszystkich urządzeń jest zasilana bezpośrednio lub pośrednio prądem stałym z baterii.