Corrent continu: conceptes generals, definició, unitat de mesura, designació, paràmetres
DC: corrent elèctric que no canvia en el temps i la direcció. Per direcció actual Pren la direcció del moviment de les partícules carregades positivament. En el cas que el corrent es formi pel moviment de partícules carregades negativament, es considera que la seva direcció és oposada a la direcció del moviment de les partícules.
En sentit estricte, "corrent elèctric directe" s'ha d'entendre com "corrent elèctric constant", d'acord amb el concepte matemàtic de "valor constant". Però en enginyeria elèctrica, aquest terme s'ha introduït en el sentit de "un corrent elèctric constant en direcció i gairebé constant en magnitud".
Per "corrent elèctric de magnitud pràcticament constant" s'entén un corrent els canvis del qual amb el pas del temps són de magnitud tan insignificants que quan es consideren els fenòmens del circuit elèctric per on passa aquest corrent elèctric, aquests canvis es poden descuidar completament i per tant , és possible ignorar ni la inductància ni la capacitat del circuit.
Molt sovint fonts de corrent continu: cel·les galvàniques, bateries, generadors de corrent continu i rectificadors.
En enginyeria elèctrica, per obtenir corrent continu s'utilitzen fenòmens de contacte, processos químics (cel·les primàries i bateries), guia electromagnètica (generadors de màquines elèctriques). La rectificació de CA o tensió també s'utilitza àmpliament.
De totes les fonts d'e. etc. c) Les fonts químiques i termoelèctriques, així com les anomenades màquines unipolars, són fonts ideals de corrent continu. La resta d'aparells donen un corrent pulsatori, que amb l'ajuda d'aparells especials es suavitza en major o menor mesura, només acostant-se al corrent continu ideal.
Per quantificar el corrent en el circuit elèctric s'utilitza concepte d'amperatge.
Amperatge És la quantitat d'electricitat Q que flueix per la secció transversal del cable per unitat de temps.
Si durant el temps I la quantitat d'electricitat Q s'ha mogut a través de la secció transversal del cable, aleshores la intensitat del corrent I = Q /T
La unitat de mesura del corrent és l'ampere (A).
Densitat de corrent Aquesta és la relació de corrent I amb l'àrea de la secció transversal F del conductor — I / F. (12)
La unitat de mesura de la densitat de corrent és l'amper per mil·límetre quadrat (A/mm)2).
En un circuit elèctric tancat, el corrent continu es produeix sota l'acció d'una font d'energia elèctrica que crea i manté una diferència de potencial entre els seus terminals, mesurada en volts (V).
La relació entre la diferència de potencial (tensió) als terminals del circuit elèctric, la resistència i el corrent del circuit s'expressa amb la llei d'Ohm... Segons aquesta llei, per a una secció d'un circuit homogeni, la força del corrent és directament proporcional al valor de la tensió aplicada i inversament proporcional a la resistència I = U /R,
on jo — amperatge. A, U - tensió als terminals del circuit B, R - resistència, ohms
Aquesta és la llei més important de l'enginyeria elèctrica. Per a més detalls consulteu aquí: Llei d'Ohm per a una secció d'un circuit
El treball realitzat pel corrent elèctric per unitat de temps (segon) s'anomena potència i es denota amb la lletra P. Aquest valor caracteritza la intensitat del treball realitzat pel corrent.
Potència P = W / t = UI
Unitat d'alimentació - watts (W).
L'expressió de la força d'un corrent elèctric es pot transformar substituint, segons la llei d'Ohm, la tensió U producte IR. Com a resultat, obtenim tres expressions per a la força del corrent elèctric P = UI = I2R = U2/ R
De gran importància pràctica és el fet que es pot obtenir la mateixa potència de corrent elèctric a baixa tensió i alt amperatge, o a alt voltatge i baix amperatge. Aquest principi s'utilitza en la transmissió d'energia elèctrica a distàncies.
El corrent que circula pel cable genera calor i l'escalfa. La quantitat de calor Q alliberada al conductor ve determinada per la fórmula Q = Az2Rt.
Aquesta dependència s'anomena llei de Joule-Lenz.
Vegeu també: Lleis bàsiques de l'enginyeria elèctrica
A partir de les lleis d'Ohm i Joule-Lenz, podeu analitzar un fenomen perillós que sovint es produeix quan els cables estan connectats directament entre si, subministrant corrent elèctric a la càrrega (receptor elèctric). Aquest fenomen s'anomena curtcircuit, ja que el corrent comença a fluir de manera més curta, evitant la càrrega. Aquest mode és d'emergència.
La figura mostra un esquema per connectar una làmpada incandescent EL a la xarxa elèctrica. Si la resistència de la làmpada R és de 500 ohms i la tensió de la xarxa és U = 220 V, el corrent al circuit de la làmpada serà A = 220/500 = 0,44 A.
Esquema que explica l'aparició d'un curtcircuit
Considereu el cas en què els cables de la làmpada incandescent estan connectats a través d'una resistència molt baixa (Rst - 0,01 Ohm), per exemple, una vareta metàl·lica gruixuda. En aquest cas, el corrent del circuit que s'acosta al punt A es ramificarà en dues direccions: la majoria seguirà un camí de baixa resistència, al llarg d'una vareta metàl·lica, i una petita part del corrent Azln, al llarg d'un camí d'alta resistència, fins a un làmpada incandescent.
Determineu el corrent que circula per la vareta metàl·lica: I = 220 / 0,01 = 22.000 A.
En cas d'un curtcircuit (curtcircuit), la tensió de la xarxa serà inferior a 220 V, perquè un gran corrent al circuit provocarà una gran pèrdua de tensió i el corrent que flueix a través de la vareta metàl·lica serà lleugerament menor, però no obstant això, superarà el llum incandescent consumit anteriorment.
Com sabeu, d'acord amb la llei de Joule-Lenz, el corrent que passa pels cables desprèn calor i els cables s'escalfen. En el nostre exemple, l'àrea de la secció transversal dels cables està dissenyada per a un petit corrent de 0,44 A.
Quan els cables es connecten d'una manera més curta, sense passar per la càrrega, un corrent molt gran fluirà pel circuit - 22000 A. Aquest corrent provocarà l'alliberament d'una gran quantitat de calor, que provocarà la carbonització i l'encesa de aïllament, fusió del material de filferro, danys als comptadors elèctrics, fusió mitjançant el contacte d'interruptors, trencador de ganivets, etc.
La font d'energia elèctrica que subministra aquest circuit es pot danyar. El sobreescalfament dels cables pot provocar un incendi. En conseqüència, durant la instal·lació i funcionament de les instal·lacions elèctriques, per tal d'evitar les conseqüències irreparables d'un curtcircuit, s'han de respectar les condicions següents: l'aïllament dels cables ha de correspondre a la tensió de la xarxa i les condicions de funcionament.
L'àrea de la secció transversal dels cables ha de ser tal que el seu escalfament amb càrrega normal no arribi a un valor perillós. Els punts de connexió i les branques de cable han de ser de bona qualitat i ben aïllats. Els cables interns s'han de col·locar de manera que estiguin protegits de danys mecànics i químics i de la humitat.
Per evitar un augment sobtat i perillós de corrent en un circuit elèctric durant un curtcircuit, està protegit per fusibles o disjuntors.
Un desavantatge important del corrent continu és que la seva tensió és difícil d'augmentar. Això fa que sigui difícil transmetre energia elèctrica constant a llargues distàncies.
Vegeu també: Què és el corrent altern i en què es diferencia del corrent continu