Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр зарядының бір бағыттағы ағыны.
Unidirectional flow of electric charge
Тура ток (ТЖ) – электр зарядының бір бағыттағы ағыны. Электрохимиялық элемент – тура ток қуатының негізгі мысалы. Тура ток сым сияқты өткізгіш арқылы ғана емес, сондай-ақ жартылай өткізгіштер, изоляторлар немесе электрондық және иондық сәулелер сияқты вакуум арқылы да аға алады. Электр тогы тұрақты бағытта ағады, бұл оны айнымалы токтан (АҚ) ерекшелейді. Бұрын осы ток түрі үшін гальваникалық ток термині қолданылған. АҚ және ТЖ аббревиатуралары көбінесе ток пен кернеуді сипаттағанда, жай ғана айнымалы және тура деген мағынада қолданылады. Тура ток түзеткіш арқылы ауыспалы токтан алынуы мүмкін, түзеткіште токқа тек бір бағытта ағылуға мүмкіндік беретін электрондық (көбінесе) немесе электромеханикалық (тарихи) элементтер болады. Тура ток инвертор арқылы айнымалы токқа түрлендірілуі мүмкін. Тура ток көптеген қолдану салаларына ие, мысалы, батареяларды зарядтау, электрондық жүйелерге, моторларға және басқа да үлкен қуат көздеріне қуат беру. Алюминийді және басқа электрохимиялық процестерді балқыту үшін тура ток арқылы берілетін электр энергиясының үлкен көлемі қолданылады. Ол сондай-ақ кейбір теміржолдарда, әсіресе қалалық аймақтарда қолданылады. Жоғары кернеулі тура ток алыс жерлердегі электр станцияларынан үлкен мөлшерде қуат беру үшін немесе айнымалы ток желілерін біріктіру үшін қолданылады.
Direct current (DC) is one directional flow of electric charge. An electrochemical cell is a prime example of DC power. Direct current may flow through a conductor such as a wire, but can also flow through semiconductors, insulators, or even through a vacuum as in electron or ion beams. The electric current flows in a constant direction, distinguishing it from alternating current (AC). A term formerly used for this type of current was galvanic current. The abbreviations AC and DC are often used to mean simply alternating and direct, as when they modify current or voltage. Direct current may be converted from an alternating current supply by use of a rectifier, which contains electronic elements (usually) or electromechanical elements (historically) that allow current to flow only in one direction. Direct current may be converted into alternating current via an inverter. Direct current has many uses, from the charging of batteries to large power supplies for electronic systems, motors, and more. Very large quantities of electrical energy provided via direct current are used in smelting of aluminum and other electrochemical processes. It is also used for some railways, especially in urban areas. High voltage direct current is used to transmit large amounts of power from remote generation sites or to interconnect alternating current power grids.
Тарих
Бірқалыпты ток 1800 жылы итальян физигі Алессандро Вольтаның аккумуляторы, оның Вольталық тізбегі арқылы алынған. Ток қалай ағып жатқаны сол кезде түсініксіз болды. Француз физигі Андре Мари Ампер ток оң полюстен теріс полюске бір бағытта қозғалады деп болжады. Француз аспап жасаушысы Гипполит Пикси 1832 жылы алғашқы динамо-электр генераторын құрастырғанда, магнит сым орамдарының жанынан өтетін әр жарты айналымда электр ағынының бағытын өзгертіп, ауыспалы ток тудыратынын байқады. Ампердің ұсынысымен Пикси кейін коммутатор қосты, ол – валмен байланысқан және «щеткалармен» жұмыс істейтін, бірқалыпты ток өндіретін «көзбенші» сияқты құрылғы. 1870-ші жылдардың соңы мен 1880-ші жылдардың басында электр энергиясы электр станцияларында өндіріле бастады. Олар бастапқыда көшелерді жарықтандыру үшін (көше жарығының танымал түрі) арналған, өте жоғары кернеуде (әдетте 3000 вольттан жоғары) жұмыс істейтін бірқалыпты немесе ауыспалы токпен қуаттандырылды. 1882 жылы өнертапқыш Томас Эдисонның қыздырылатын шамға негізделген электр «желісін» іске қосқаннан кейін, кеңселер мен үйлерде ішкі электр жарығы үшін төмен кернеулі бірқалыпты ток кеңінен қолданыла бастады. Бірқалыпты токқа қарағанда ауыспалы ток трансформаторларды қолдану арқылы кернеуді арттыру және төмендетуге мүмкіндік бергендіктен, электр қуатын ұзақ қашықтыққа беруде үлкен артықшылықтарға ие болды. Сондықтан, келесі бірнеше онжылдықта бірқалыпты ток электр қуатын жеткізуде ауыспалы токпен алмастырылды. 1950 жылдардың ортасында жоғары кернеулі бірқалыпты ток беру жүйесі жасалды, қазір ол ұзақ қашықтыққа арналған жоғары кернеулі ауыспалы ток жүйелеріне қарағанда балама болып табылады. Мысалы, NorNed сияқты елдер арасындағы ұзақ су асты кабельдері үшін осы бірқалыпты ток нұсқасы – техникалық тұрғыдан мүмкін болатын жалғыз нұсқа. Түсініксіз ток қажет болатын қолданбалар үшін, мысалы, үшінші рельсті қуат жүйелерінде, ауыспалы ток қосалқы станцияға беріледі, ол қуатты бірқалыпты токқа түрлендіру үшін түзеткішті пайдаланады.
Direct current was produced in 1800 by Italian physicist Alessandro Volta's battery, his Voltaic pile. The nature of how current flowed was not yet understood. French physicist André Marie Ampère conjectured that current travelled in one direction from positive to negative. When French instrument maker Hippolyte Pixii built the first dynamo electric generator in 1832, he found that as the magnet used passed the loops of wire each half turn, it caused the flow of electricity to reverse, generating an alternating current. At Ampère's suggestion, Pixii later added a commutator, a type of "switch" where contacts on the shaft work with "brush" contacts to produce direct current. The late 1870s and early 1880s saw electricity starting to be generated at power stations. These were initially set up to power arc lighting (a popular type of street lighting) running on very high voltage (usually higher than 3,000 volts) direct current or alternating current. This was followed by the widespread use of low voltage direct current for indoor electric lighting in business and homes after inventor Thomas Edison launched his incandescent bulb based electric "utility" in 1882. Because of the significant advantages of alternating current over direct current in using transformers to raise and lower voltages to allow much longer transmission distances, direct current was replaced over the next few decades by alternating current in power delivery. In the mid 1950s, high voltage direct current transmission was developed, and is now an option instead of long distance high voltage alternating current systems. For long distance undersea cables (e. g. between countries, such as NorNed), this DC option is the only technically feasible option. For applications requiring direct current, such as third rail power systems, alternating current is distributed to a substation, which utilizes a rectifier to convert the power to direct current.
Әртүрлі анықтамалар
DC термині қуат жүйелерінде тек бір полярлы кернеу немесе ток қолданылған жағдайларды және кернеудің немесе токтың тұрақты, нөлдік жиілікті немесе баяу өзгеретін орташа мәнін білдіру үшін пайдаланылады. Мысалы, DC кернеу көзіндегі кернеу тұрақты болады, сондай-ақ тікелей ток көзінен өтетін ток та тұрақты болады. Электр тізбегінің тұрақты ток шешімі – барлық кернеулер мен токтардың өзгермейтін мәнге ие болуы. Кез келген стационарлық кернеу немесе ток толқыны тұрақты ток компоненті мен орташа мәні нөлге тең уақыт бойынша өзгеретін компоненттердің қосындысы түрінде көрсетілуі мүмкін; тұрақты ток компоненті – кернеудің немесе токтың күтілетін мәні немесе барлық уақыт аралығындағы орташа мәні деп анықталады. DC "тікелей ток" деген сөздің аббревиатурасы болғанымен, көбінесе "тұрақты полярлықты" білдіреді. Осы анықтамаға сәйкес, DC кернеуі уақыт өте келе өзгеруі мүмкін, мысалы, түзеткіштің бастапқы шығысында немесе телефон желісіндегі ауытқып тұратын дауыс сигналында көрінеді. DC-нің кейбір түрлері (мысалы, кернеу реттегішімен жасалғандары) кернеуде іс жүзінде өзгерістер болмаса да, шығыс қуаты мен токта өзгерулер болуы мүмкін.
The term DC is used to refer to power systems that use only one electrical polarity of voltage or current, and to refer to the constant, zero frequency, or slowly varying local mean value of a voltage or current. For example, the voltage across a DC voltage source is constant as is the current through a direct current source. The DC solution of an electric circuit is the solution where all voltages and currents are constant. It can be shown that any stationary voltage or current waveform can be decomposed into a sum of a DC component and a zero mean time varying component; the DC component is defined to be the expected value, or the average value of the voltage or current over all time. Although DC stands for "direct current", DC often refers to "constant polarity". Under this definition, DC voltages can vary in time, as seen in the raw output of a rectifier or the fluctuating voice signal on a telephone line. Some forms of DC (such as that produced by a voltage regulator) have almost no variations in voltage, but may still have variations in output power and current.
Сұлбалар
Бірқалыпты ток схемасы – тұрақты кернеу көздерінен, тұрақты ток көздерінен және кедергілерден тұратын электр схемасы. Бұл жағдайда схеманың кернеуі мен тогы уақытқа тәуелсіз болады. Схеманың нақты бір кернеуі немесе тогы, схеманың кернеуінің немесе тогының бұрынғы мәніне байланысты емес. Бұл, тұрақты ток схемасын сипаттайтын теңдеулер жүйесінде уақыт бойынша интегралдар немесе туындылар болмайды дегенді білдіреді. Егер схемаға конденсатор немесе индуктор қосылса, нәтижедегі схема қатаң айтқанда тұрақты ток схемасы болмайды. Дегенмен, мұндай схемалардың көпшілігі тұрақты токқа шешім табады. Бұл шешім, схема тұрақты күйде болғанда схеманың кернеуі мен тогын көрсетеді. Мұндай схема дифференциалдық теңдеулер жүйесімен бейнеленеді. Бұл теңдеулердің шешімінде әдетте уақытқа байланысты немесе өткінші құрауы, сондай-ақ тұрақты немесе тұрақты күй құрауы болады. Дұрыс ток шешімі осы тұрақты күй құрауынан тұрады. Тұрақты ток шешімі жоқ схемалар да бар. Екі қарапайым мысал – конденсаторға қосылған тұрақты ток көзі және индукторға қосылған тұрақты кернеу көзі. Электроникада, аккумулятор немесе тұрақты ток көзі сияқты тұрақты ток кернеу көзімен қуатталатын схеманы тұрақты ток схемасы деп атау жиі кездеседі, бірақ бұл схема тұрақты токпен қуатталады дегенді білдіреді. Тұрақты ток схемасында қуат көзі (мысалы, аккумулятор, конденсатор және т.б.) оң және теріс полярлыққа ие, сондай-ақ жүктеме де оң және теріс полярлыққа ие. Схеманы толықтыру үшін оң зарядтар қуат көзінен жүктемеге ағып өтуі керек. Содан кейін зарядтар жүктеменің теріс полярлығына оралып, батареяның теріс полярлығына ағып, схеманы жабады. Егер оң немесе теріс полярлық ажыратылса, схема толық болмайды және зарядтар ағып кетпейді. Кейбір тұрақты ток схемаларында полярлықтың маңызы жоқ, яғни оң және теріс полярлықты кері қоссаңыз да схема толық болады және жүктеме қалыпты жұмыс істей береді. Алайда, көптеген тұрақты ток схемаларында полярлық маңызды, ал схеманы кері қоссаңыз жүктеме дұрыс жұмыс істемейді.
A direct current circuit is an electrical circuit that consists of any combination of constant voltage sources, constant current sources, and resistors. In this case, the circuit voltages and currents are independent of time. A particular circuit voltage or current does not depend on the past value of any circuit voltage or current. This implies that the system of equations that represent a DC circuit do not involve integrals or derivatives with respect to time. If a capacitor or inductor is added to a DC circuit, the resulting circuit is not, strictly speaking, a DC circuit. However, most such circuits have a DC solution. This solution gives the circuit voltages and currents when the circuit is in DC steady state. Such a circuit is represented by a system of differential equations. The solution to these equations usually contain a time varying or transient part as well as constant or steady state part. It is this steady state part that is the DC solution. There are some circuits that do not have a DC solution. Two simple examples are a constant current source connected to a capacitor and a constant voltage source connected to an inductor. In electronics, it is common to refer to a circuit that is powered by a DC voltage source such as a battery or the output of a DC power supply as a DC circuit even though what is meant is that the circuit is DC powered. In a DC circuit, a power source (e. g. a battery, capacitor, etc.) has a positive and negative terminal, and likewise, the load also has a positive and negative terminal. To complete the circuit, positive charges need to flow from the power source to the load. The charges will then return to the negative terminal of the load, which will then flow back to the negative terminal of the battery, completing the circuit. If either the positive or negative terminal is disconnected, the circuit will not be complete and the charges will not flow. In some DC circuit applications, polarity does not matter, which means you can connect positive and negative backwards and the circuit will still be complete and the load will still function normally. However, in most DC applications, polarity does matter, and connecting the circuit backwards will result in the load not working properly.
Тұрғын үй және коммерциялық ғимараттар
DC көбінесе көптеген өте төмен кернеулі қолданыстарда және кейбір төмен кернеулі қолданыстарда кездеседі, әсіресе батареялармен немесе күн энергиясы жүйелерімен қуаттандырылатын жағдайларда (өйткені екеуі де тек DC шығара алады). Көптеген электрондық тізбектер мен құрылғылар DC қуат көзімен қамтамасыз етілуі тиіс. Тұрғын үйлердегі DC орналымдары әдетте айнымалы токқа арналған розеткалар, жалғағыштар, қосқыштар мен жабдықтардан өзгеше болады. Бұл негізінен қолданылатын төмен кернеуге байланысты, нәтижесінде бірдей қуатты алу үшін жоғары ток қажет болады. DC құрылымында полярлықты сақтау әдетте маңызды, егер құрылымда оны түзетуге арналған диодты көпір болмаса. EMerge Alliance – гибридтік үйлер мен коммерциялық ғимараттарда DC қуат тарату стандарттарын әзірлейтін ашық салалық қауымдастық.
DC is commonly found in many extra low voltage applications and some low voltage applications, especially where these are powered by batteries or solar power systems (since both can produce only DC). Most electronic circuits or devices require a DC power supply. Domestic DC installations usually have different types of sockets, connectors, switches, and fixtures from those suitable for alternating current. This is mostly due to the lower voltages used, resulting in higher currents to produce the same amount of power. It is usually important with a DC appliance to observe polarity, unless the device has a diode bridge to correct for this. EMerge Alliance is the open industry association developing standards of DC power distribution in hybrid houses and commercial buildings.
Автомобильдік
Көбінесе автомобильдерде DC қолданылады. Автомобиль аккумуляторы қозғалтқышты іске қосу, жарықтандыру, тұтану жүйесі, климатты басқару және ақпараттық-ойын-сауық жүйесі сияқты түрлі жүйелерді қамтамасыз етеді. Альтернатор – аккумуляторді зарядтау үшін түзеткіш арқылы DC шығаратын AC құрылғысы. Көптеген жеңіл көліктер номиналды 12 В жүйелерін пайдаланады. Көптеген ауыр жүк көліктері, ауыл шаруашылығы техникасы немесе дизельді қозғалтқыштармен жабдықталған жер қазу техникасы 24 вольт жүйелерін қолданады. Кейбір ескі көліктерде, мысалы, түпнұсқа классикалық Volkswagen Beetle-де 6 В қолданылған. Бір кезде автомобильдер үшін 42 В электр жүйесі қарастырылған, бірақ ол кеңінен қолданылмады. Салмақты азайту және сымдарды үнемдеу үшін көліктің металл корпусы аккумулятордың бір полюсіне қосылып, тізбекте кері өткізгіш ретінде пайдаланылады. Көбінесе теріс полюс шассиге «жерге» қосылады, бірақ кейбір дөңгелекті немесе теңіз көліктерінде оң жер қолданылуы мүмкін. Аккумуляторлық электр көлігінде әдетте екі жеке DC жүйесі болады. «Төмен вольтты» DC жүйесі әдетте 12 В-та жұмыс істейді және ішкі жану қозғалтқышы бар көліктегідей мақсатқа қызмет етеді. «Жоғары вольтты» жүйе 300-400 В-та жұмыс істейді (көлік құралына байланысты) және қозғалтқыштарға қуат береді. Қозғалтқыштардың вольтынажын арттыру арқылы олардан өтетін ток мөлшері азайып, тиімділік артады.
Most automotive applications use DC. An automotive battery provides power for engine starting, lighting, the ignition system, the climate controls, and the infotainment system among others. The alternator is an AC device which uses a rectifier to produce DC for battery charging. Most highway passenger vehicles use nominally 12 V systems. Many heavy trucks, farm equipment, or earth moving equipment with Diesel engines use 24 volt systems. In some older vehicles, 6 V was used, such as in the original classic Volkswagen Beetle. At one point a 42 V electrical system was considered for automobiles, but this found little use. To save weight and wire, often the metal frame of the vehicle is connected to one pole of the battery and used as the return conductor in a circuit. Often the negative pole is the chassis "ground" connection, but positive ground may be used in some wheeled or marine vehicles. In a battery electric vehicle, there are usually two separate DC systems. The "low voltage" DC system typically operates at 12V, and serves the same purpose as in an internal combustion engine vehicle. The "high voltage" system operates at 300 400V (depending on the vehicle), and provides the power for the traction motors. Increasing the voltage for the traction motors reduces the current flowing through them, increasing efficiency.
Телекоммуникация
Телефондық байланыс жабдықтары стандартты -48 В тұрақты токпен қамтамасыз етіледі. Теріс полярлықты электрмен жабдықтау жүйесінің оң терминалын және батареялар жиынтығын жерге қосу арқылы қамтамасыз етуге болады. Бұл электролиздің нәтижесінде пайда болатын шөгінділерді болдырмау үшін жасалады. Телефон орналымдарында абоненттік желілерге тоқ үзілген кезде қуат беруді қамтамасыз ету үшін батарея жүйесі қарастырылған. Басқа құрылғылар телекоммуникациялық тұрақты ток жүйесінен DC-DC түрлендіргіш арқылы қажетті кернеуді алуға мүмкіндік береді. Көптеген телефондар екі өрілген сымға қосылады және бұл сымдар арасындағы кернеудің айнымалы токтың (аудио сигнал) бөлігін, тұрақты токтың бөлігінен (телефонды қуаттандыру үшін қолданылады) бөлу үшін аралық тіреуіш (bias tee) пайдаланады.
Telephone exchange communication equipment uses standard −48 V DC power supply. The negative polarity is achieved by grounding the positive terminal of power supply system and the battery bank. This is done to prevent electrolysis depositions. Telephone installations have a battery system to ensure power is maintained for subscriber lines during power interruptions. Other devices may be powered from the telecommunications DC system using a DC DC converter to provide any convenient voltage. Many telephones connect to a twisted pair of wires, and use a bias tee to internally separate the AC component of the voltage between the two wires (the audio signal) from the DC component of the voltage between the two wires (used to power the phone).
Жоғары кернеулі электр қуатын беру
Жоғары кернеулі тұрақты ток (ЖЖҚЖ) электр қуатын беру жүйелері электр қуатын көп көлемде беру үшін тұрақты токты пайдаланады, бұл ауыспалы ток жүйелерінен өзгеше, олар көбірек таралған. Ұзақ қашықтыққа қуат беру кезінде ЖЖҚЖ жүйелері арзанға түсуі және электр қуатының аз шығындалуы мүмкін.
High voltage direct current (HVDC) electric power transmission systems use DC for the bulk transmission of electrical power, in contrast with the more common alternating current systems. For long distance transmission, HVDC systems may be less expensive and suffer lower electrical losses.
Басқа
Отын элементтерін қолданатын құрылғылар (сутегі мен оттегіні катализатордың көмегімен араластырып, электр энергиясы мен суды қосалқы өнім ретінде шығару) тек тұрақты ток береді. Жеңіл ұшақтардың электр жүйелері көбінесе автомобильдердегідей 12 В немесе 24 В тұрақты токпен жұмыс істейді.
Applications using fuel cells (mixing hydrogen and oxygen together with a catalyst to produce electricity and water as byproducts) also produce only DC. Light aircraft electrical systems are typically 12 V or 24 V DC similar to automobiles.