Kas ir līdzstrāva (DC) — definīcija, avoti un pielietojums

Uzzini, kas ir līdzstrāva (DC) — vienkārša definīcija, galvenie avoti (akumulatori, saules paneļi) un praktiskie pielietojumi enerģētikā un elektronikā.

Līdzstrāva (līdzstrāva jeb "nepārtrauktā strāva") ir elektrības plūsma vienā virzienā - no pozitīvā uz negatīvo spaili (potenciālu, poliem).

Līdzstrāva vienmēr plūst vienā virzienā, tādējādi atšķirot to no maiņstrāvas (AC). Līdzstrāvu agrāk sauca par "galvanisko strāvu".

Akumulatori ir vieni no galvenajiem līdzstrāvas (DC) avotiem, taču ir arī daudzi citi avoti, piemēram, tilta taisngrieži barošanas blokos, saules paneļi utt.

Parasti strāva iet caur vadītāju un citām lietām, kas var pārnest līdzstrāvu. Līdzstrāvu sūta arī caur vakuumu, piemēram, elektronu vai jonu staru kūlī.

Pirmo komerciālo elektroenerģijas pārvadi 19. gadsimta beigās, izmantojot līdzstrāvu, izstrādāja Tomass Edisons. Mūsdienās gandrīz visā elektroenerģijas sadalē izmanto maiņstrāvu, jo transformatori un pārvade sniedz priekšrocības. Augstsprieguma līdzstrāvu bieži izmanto elektroenerģijas transportēšanai uz attālākām vietām.

Gadījumos, kad nepieciešama līdzstrāva, maiņstrāvu parasti sadala līdz apakšstacijai un pēc tam pārveido līdzstrāvā.

Ilgi pēc tam, kad bija nostiprinājies līdzstrāvas lietojums, fiziķi saprata, ka strāvu veido negatīvi elektriskie lādiņi - elektroni - un ka faktiskā plūsma notiek no negatīvā uz pozitīvo polu (un tā sauktie "caurumi" plūst pretējā virzienā), taču, ņemot vērā konvenciju, šī termina lietojums nekad netika mainīts.

Kas ir līdzstrāva — īss kopsavilkums

Līdzstrāva (DC) ir elektriskās strāvas veids, kurā lādiņu plūsma saglabā vienā virzienā laika gaitā. To raksturo konstants vai lēni mainīgs lielums, atšķirībā no maiņstrāvas (AC), kur amplitūda un virziens periodiski mainās.

Galvenie avoti

• Akumulatori un baterijas — portatīvās ierīces, automobiļu startēšanai, rezerves barošanai.
• Saules (fotovoltaiskie) paneļi — ģenerē vienmērīgu līdzstrāvu, ko bieži izmanto kopā ar invertoriem un akumulatoriem.
• Taisngrieži un barošanas bloki — pārveido maiņstrāvu par līdzstrāvu elektronikas, datoru un rūpniecības ierīču barošanai.
• Degvielas elementi un ģeneratori — speciāli DC ģeneratori vai ķīmiskie avoti industriālām un transporta vajadzībām.
• Augstsprieguma līdzstrāva (HVDC) — izmanto tālu attālumu enerģijas pārvadei ar zemākiem zudumiem salīdzinājumā ar AC dažos scenārijos.

Pielietojums

• Elektronika: lielākā daļa elektrisko ierīču, mikroshēmu un logikas elementu darbojas uz līdzstrāvas.
• Transportlīdzekļi: elektromobiļos un hibrīdos akumulatori nodrošina DC, kas vadina elektromotorus (bieži ar invertoriem/elektroniku).
• Telekomunikācijas un datu centri: daudzas sistēmas izmanto centrālo DC barošanu (piem., 48 V DC) uzticamības dēļ.
• Rūpniecība: DC motori, elektroķīmiskie procesi (metināšana, elektroplēves), rūpnieciskie vadības elementi.
• Enerģijas pārvade: HVDC līnijas starp reģioniem vai zemūdens kabeļi ilgdistancei un apvienošanai starp atšķirīgām tīkla frekvencēm.

Īpašības un polaritāte

Līdzstrāvu raksturo spiediens (spriegums, volti — V) un strāva (ampi — A). Polaritāte (pozitīvs/negatīvs) ir svarīga: pareiza pievienošana nodrošina ierīces darbību, nepareiza — bojājumus. Elektronu plūsma faktiski notiek no negatīvā uz pozitīvo spaili, taču konvencionālā strāvas virziens tradicionāli tiek apzīmēts no pozitīvā uz negatīvo.

Dažreiz DC signāli nav pilnīgi konstanti — tie var saturēt viļņojumu (ripple) pēc taisngriešanas. Šādu viļņojumu parasti samazina, izmantojot filtrus un kondensatorus.

Pārveide un ierīces

Līdzstrāvas iegūšanai no maiņstrāvas izmanto taisngriežus (piemēram, tilta taisngriežus), filtru un regulatoru ķēdes. Savukārt, lai pārvērstu DC atpakaļ AC — izmanto invertorus. Mūsdienās pastāv efektīvi pusvadītāju risinājumi DC/AC un AC/DC pārveidei, kā arī DC/DC regulatori, kas ļauj mainīt sprieguma līmeni bez maiņas virzienā.

Mērīšana, drošība un praktiski padomi

• Mēra ar voltmetru (spriegumu) un ampērmetru (strāvu). Multimetri parasti spēj mērīt gan DC, gan AC ar atbilstošu iestatījumu.
• Drošība: līdzstrāva var radīt ilgstošu elektrodu sadedzināšanu un spēcīgāku loka tvaiku (arcing) nekā AC, īpaši augstos spriegumos. Vienmēr ievērojiet drošības noteikumus, izolāciju un pareizu polaritātes pievienošanu.
• Praktiski: elektroniskajām ierīcēm bieži vajadzīgs stabilizēts DC spriegums (regulēti barošanas bloki), savukārt patēriņa elektroenerģijas sadale parasti notiek AC formā un tiek lokāli pārveidota uz DC pēc vajadzības.

Vēsturisks pieskāriens

Kā minēts, līdzstrāvas lauku agrīni popularizēja tādi pionieri kā Tomass Edisons, bet vēlāk AC sistēmas un transformatoru attīstība noteica modernā tīkla izkārtojumu. Tomēr DC joprojām saglabā būtisku lomu mūsdienu elektronikā, transportā un augstsprieguma pārvadē.

Ja nepieciešams, varu pievienot attēlus, shēmas vai vienkāršu grafiku, kas attēlo DC viļņa formu, tipiskos avotus vai pārveides ķēdes, lai vizuāli paskaidrotu šos jēdzienus.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir līdzstrāva?

J: Kādi ir daži līdzstrāvas avoti?

Jautājums: Kas izstrādāja komerciālu elektroenerģijas pārvadi, izmantojot līdzstrāvu?

J: Kāpēc mūsdienās lielākajā daļā elektroenerģijas sadales sistēmu izmanto maiņstrāvu?

J: Kad izmanto augstsprieguma līdzstrāvu?

J: Kā maiņstrāvu pārveido līdzstrāvā, lai to varētu izmantot?

Meklēt pēc burta