Gelijkstroom - algemene concepten, definitie, meeteenheid, aanduiding, parameters

DC — elektrische stroom die niet verandert in tijd en richting. Per huidige richting neem de bewegingsrichting van positief geladen deeltjes. In het geval dat de stroom wordt gevormd door de beweging van negatief geladen deeltjes, wordt de richting ervan beschouwd als tegengesteld aan de bewegingsrichting van de deeltjes.

Strikt genomen moet "gelijkstroom" worden begrepen als "constante elektrische stroom", in overeenstemming met het wiskundige concept van "constante waarde". Maar in de elektrotechniek is deze term geïntroduceerd in de betekenis van 'een elektrische stroom die constant is in richting en bijna constant in grootte'.

Met "praktisch constante elektrische stroom" wordt een stroom bedoeld waarvan de veranderingen met het verstrijken van de tijd zo onbeduidend zijn dat wanneer we de verschijnselen in het elektrische circuit waar zo'n elektrische stroom doorheen gaat beschouwen, deze veranderingen volledig kunnen worden verwaarloosd en daarom , is het mogelijk om noch de inductantie noch de capaciteit van het circuit te negeren.

Meestal bronnen van gelijkstroom - galvanische cellen, batterijen, gelijkstroomgeneratoren en gelijkrichters.

In de elektrotechniek worden contactverschijnselen, chemische processen (primaire cellen en batterijen), elektromagnetische geleiding (elektrische machinegeneratoren) gebruikt om gelijkstroom te verkrijgen. AC- of spanningsgelijkrichting wordt ook veel gebruikt.

Uit alle bronnen van e. enz. C. Chemische en thermo-elektrische bronnen, evenals zogenaamde unipolaire machines, zijn ideale bronnen van gelijkstroom. De overige apparaten geven een pulserende stroom af, die met behulp van speciale apparaten in meer of mindere mate wordt afgevlakt en alleen de ideale gelijkstroom benadert.

Om de stroom in het elektrische circuit te kwantificeren wordt gebruikt stroomsterkte concept.

Stroomsterkte Is de hoeveelheid elektriciteit Q die per tijdseenheid door de doorsnede van de draad stroomt.

Als gedurende de tijd I de hoeveelheid elektriciteit Q door de doorsnede van de draad is bewogen, dan is de stroomsterkte I = Q /T

De meeteenheid voor stroom is de ampère (A).

Stroomdichtheid Dit is de stroomverhouding I tot het dwarsdoorsnedegebied F van de geleider - I / F. (12)

De meeteenheid van de stroomdichtheid is de ampère per vierkante millimeter (A/mm)2).

In een gesloten elektrisch circuit treedt gelijkstroom op onder invloed van een elektrische energiebron die een potentiaalverschil creëert en in stand houdt tussen de aansluitingen, gemeten in volt (V).

De relatie tussen het potentiaalverschil (spanning) aan de klemmen van het elektrische circuit, de weerstand en de stroom in het circuit wordt uitgedrukt in de wet van Ohm... Volgens deze wet, voor een deel van een homogeen circuit, de sterkte van de stroom is recht evenredig met de waarde van de aangelegde spanning en omgekeerd evenredig met de weerstand I = U /R,

waar ik - stroomsterkte. A, U — spanning op de klemmen van het circuit B, R — weerstand, ohm

Dit is de belangrijkste wet van de elektrotechniek. Zie hier voor meer informatie: De wet van Ohm voor een deel van een circuit

De arbeid die de elektrische stroom per tijdseenheid (seconde) verricht, wordt vermogen genoemd en wordt aangeduid met de letter P. Deze waarde kenmerkt de intensiteit van de arbeid die door de stroom wordt verricht.

Vermogen P = W / t = UI

Voedingseenheid - watt (W).

De uitdrukking voor de sterkte van een elektrische stroom kan worden getransformeerd door, op basis van de wet van Ohm, de spanning U product IR te vervangen. Als resultaat krijgen we drie uitdrukkingen voor de sterkte van de elektrische stroom P = UI = I2R = U2/ R

Van groot praktisch belang is het feit dat hetzelfde vermogen van elektrische stroom kan worden verkregen bij lage spanning en hoge stroomsterkte, of bij hoge spanning en lage stroomsterkte. Dit principe wordt gebruikt bij de overdracht van elektrische energie over afstanden.

De stroom die door de draad vloeit, genereert warmte en verwarmt deze. De hoeveelheid warmte Q die vrijkomt in de geleider wordt bepaald door de formule Q = Az2Rt.

Deze afhankelijkheid wordt de wet van Joule-Lenz genoemd.

Zie ook: Basiswetten van de elektrotechniek

Op basis van de wetten van Ohm en Joule-Lenz kun je een gevaarlijk fenomeen analyseren dat vaak voorkomt wanneer draden rechtstreeks met elkaar zijn verbonden en elektrische stroom leveren aan de belasting (elektrische ontvanger). Dit fenomeen wordt genoemd kortsluiting, omdat de stroom op een kortere manier begint te stromen, waarbij de belasting wordt omzeild. Deze modus is noodgeval.

De afbeelding toont een schema voor het aansluiten van een EL-gloeilamp op het lichtnet. Als de weerstand van de lamp R 500 ohm is en de netspanning U = 220 V, dan is de stroom in het lampcircuit A = 220/500 = 0,44 A.

Schematische weergave van het optreden van een kortsluiting

Beschouw het geval waarin de draden naar de gloeilamp zijn verbonden via een zeer lage weerstand (Rst — 0,01 Ohm), bijvoorbeeld een dikke metalen staaf. In dit geval zal de circuitstroom die punt A nadert zich in twee richtingen vertakken: het meeste zal een pad van lage weerstand volgen - langs een metalen staaf, en een klein deel van de stroom Azln - langs een pad van hoge weerstand - naar een gloeilamp.

Bepaal de stroom die door de metalen staaf vloeit: I = 220 / 0,01 = 22.000 A.

Bij kortsluiting (kortsluiting) zal de netspanning lager zijn dan 220 V, omdat een grote stroom in het circuit een groot spanningsverlies zal veroorzaken en de stroom die door de metalen staaf vloeit iets kleiner zal zijn, maar het zal echter de eerder verbruikte gloeilamp overschrijden.

Zoals u weet, geeft de stroom die door de draden gaat, in overeenstemming met de wet van Joule-Lenz, warmte af en worden de draden warm. In ons voorbeeld is de dwarsdoorsnede van de draden ontworpen voor een kleine stroom van 0,44 A.

Wanneer de draden op een kortere manier worden aangesloten, waarbij de belasting wordt omzeild, zal er een zeer grote stroom door het circuit vloeien - 22000 A. Een dergelijke stroom zal leiden tot het vrijkomen van een grote hoeveelheid warmte, wat zal leiden tot verkoling en ontsteking van isolatie, smelten van het draadmateriaal, schade aan elektrische meters, smelten door het contact van schakelaars, mesbreker, etc.

De bron van elektrische energie die een dergelijk circuit voedt, kan beschadigd raken. Oververhitting van draden kan brand veroorzaken. Dientengevolge moeten tijdens de installatie en werking van elektrische installaties de volgende voorwaarden in acht worden genomen om de onherstelbare gevolgen van kortsluiting te voorkomen: de isolatie van de draden moet overeenkomen met de netspanning en bedrijfsomstandigheden.

De dwarsdoorsnede van de draden moet zodanig zijn dat hun verwarming onder normale belasting geen gevaarlijke waarde bereikt. Aansluitpunten en draadaftakkingen moeten van goede kwaliteit zijn en goed geïsoleerd. Interne draden moeten zo worden gelegd dat ze worden beschermd tegen mechanische en chemische schade en tegen vocht.

Om een ​​plotselinge, gevaarlijke stroomtoename in een elektrisch circuit tijdens een kortsluiting te voorkomen, wordt het beveiligd door zekeringen of stroomonderbrekers.

Een belangrijk nadeel van gelijkstroom is dat de spanning moeilijk te verhogen is. Dit maakt het moeilijk om constante elektrische energie over lange afstanden over te brengen.

Zie ook: Wat is wisselstroom en hoe verschilt het van gelijkstroom