Corrente continua: concetti generali, definizione, unità di misura, designazione, parametri

DC — corrente elettrica che non cambia nel tempo e nella direzione. Per direzione attuale prendere la direzione del moto delle particelle cariche positivamente. Nel caso in cui la corrente sia formata dal movimento di particelle caricate negativamente, la sua direzione è considerata opposta alla direzione di movimento delle particelle.

A rigor di termini, "corrente elettrica continua" dovrebbe essere intesa come "corrente elettrica costante", secondo il concetto matematico di "valore costante". Ma nell'ingegneria elettrica, questo termine è stato introdotto nel senso di "una corrente elettrica costante in direzione e quasi costante in intensità".

Per "corrente elettrica di grandezza praticamente costante" si intende una corrente i cui cambiamenti con il passare del tempo sono di entità così insignificante che quando si considerano i fenomeni nel circuito elettrico attraverso il quale passa tale corrente elettrica, questi cambiamenti possono essere completamente trascurati e quindi , non è possibile ignorare né l'induttanza né la capacità del circuito.

Molto spesso fonti di corrente continua - celle galvaniche, batterie, generatori DC e raddrizzatori.

Nell'ingegneria elettrica, i fenomeni di contatto, i processi chimici (celle primarie e batterie), la guida elettromagnetica (generatori di macchine elettriche) vengono utilizzati per ottenere corrente continua. Anche la rettifica CA o di tensione è ampiamente utilizzata.

Da tutte le fonti di e. eccetera. c. le sorgenti chimiche e termoelettriche, così come le cosiddette macchine unipolari, sono sorgenti ideali di corrente continua. I restanti dispositivi forniscono una corrente pulsante, che con l'ausilio di dispositivi speciali viene attenuata in misura maggiore o minore, avvicinandosi solo alla corrente continua ideale.

Per quantificare la corrente nel circuito elettrico viene utilizzato concetto di amperaggio.

Amperaggio È la quantità di elettricità Q che scorre attraverso la sezione trasversale del filo per unità di tempo.

Se durante il tempo I la quantità di elettricità Q si è spostata attraverso la sezione trasversale del filo, allora l'intensità della corrente I = Q /T

L'unità di misura della corrente è l'ampere (A).

Densità di corrente Questo è il rapporto corrente I rispetto all'area della sezione trasversale F del conduttore — I / F. (12)

L'unità di misura della densità di corrente è l'ampere per millimetro quadrato (A/mm)2).

In un circuito elettrico chiuso, la corrente continua si verifica sotto l'azione di una sorgente di energia elettrica che crea e mantiene una differenza di potenziale ai suoi terminali, misurata in volt (V).

Viene espressa la relazione tra la differenza potenziale (tensione) ai terminali del circuito elettrico, la resistenza e la corrente nel circuito Legge di Ohm... Secondo questa legge, per una sezione di un circuito omogeneo, la forza della corrente è direttamente proporzionale al valore della tensione applicata e inversamente proporzionale alla resistenza I = U /R,

dove io — amperaggio. A, U — tensione ai terminali del circuito B, R — resistenza, ohm

Questa è la legge più importante dell'ingegneria elettrica. Per maggiori dettagli vedi qui: Legge di Ohm per una sezione di un circuito

Il lavoro svolto dalla corrente elettrica per unità di tempo (secondi) è chiamato potenza ed è indicato dalla lettera P. Questo valore caratterizza l'intensità del lavoro svolto dalla corrente.

Potenza P = W / t = UI

Unità di alimentazione - watt (W).

L'espressione dell'intensità di una corrente elettrica può essere trasformata sostituendo, in base alla legge di Ohm, la tensione U prodotto IR. Di conseguenza, otteniamo tre espressioni per l'intensità della corrente elettrica P = UI = I2R = U2/ R

Di grande importanza pratica è il fatto che la stessa potenza di corrente elettrica può essere ottenuta a bassa tensione e alto amperaggio, oppure ad alta tensione e basso amperaggio. Questo principio viene utilizzato nella trasmissione di energia elettrica a distanza.

La corrente che scorre attraverso il filo genera calore e lo riscalda. La quantità di calore Q rilasciata nel conduttore è determinata dalla formula Q = Az2Rt.

Questa dipendenza è chiamata legge Joule-Lenz.

Guarda anche: Leggi fondamentali dell'ingegneria elettrica

In base alle leggi di Ohm e di Joule-Lenz, è possibile analizzare un fenomeno pericoloso che spesso si verifica quando i fili sono collegati direttamente tra loro, fornendo corrente elettrica al carico (ricevitore elettrico). Questo fenomeno è chiamato corto circuito, poiché la corrente inizia a fluire in modo più breve, bypassando il carico. Questa modalità è di emergenza.

La figura mostra uno schema per il collegamento di una lampada a incandescenza EL alla rete. Se la resistenza della lampada R è 500 ohm e la tensione di rete è U = 220 V, la corrente nel circuito della lampada sarà A = 220/500 = 0,44 A.

Diagramma che spiega il verificarsi di un cortocircuito

Si consideri il caso in cui i fili della lampada a incandescenza siano collegati tramite una resistenza molto bassa (Rst — 0,01 Ohm), ad esempio una spessa barra di metallo. In questo caso, la corrente del circuito che si avvicina al punto A si ramificherà in due direzioni: la maggior parte seguirà un percorso a bassa resistenza - lungo un'asta metallica, e una piccola parte della corrente Azln - lungo un percorso ad alta resistenza - verso un lampada ad incandescenza.

Determina la corrente che scorre attraverso l'asta di metallo: I = 220 / 0,01 = 22.000 A.

In caso di cortocircuito (cortocircuito), la tensione di rete sarà inferiore a 220 V, poiché una grande corrente nel circuito causerà una grande perdita di tensione e la corrente che scorre attraverso l'asta metallica sarà leggermente inferiore, ma tuttavia, supererà la lampada a incandescenza precedentemente consumata.

Come sapete, secondo la legge Joule-Lenz, la corrente che passa attraverso i fili emette calore ei fili si riscaldano. Nel nostro esempio, l'area della sezione trasversale dei fili è progettata per una piccola corrente di 0,44 A.

Quando i fili sono collegati in modo più corto, bypassando il carico, una corrente molto grande scorrerà attraverso il circuito - 22000 A. Tale corrente porterà al rilascio di una grande quantità di calore, che porterà alla carbonizzazione e all'accensione di isolamento, fusione del materiale del filo, danni ai contatori elettrici, fusione attraverso il contatto di interruttori, rompi-coltelli, ecc.

La fonte di energia elettrica che alimenta tale circuito potrebbe essere danneggiata. Il surriscaldamento dei cavi può causare incendi. Di conseguenza, durante l'installazione e il funzionamento degli impianti elettrici, al fine di prevenire le conseguenze irreparabili di un cortocircuito, è necessario osservare le seguenti condizioni: l'isolamento dei cavi deve corrispondere alla tensione di rete e alle condizioni operative.

L'area della sezione trasversale dei fili deve essere tale che il loro riscaldamento sotto carico normale non raggiunga un valore pericoloso. I punti di connessione e le derivazioni dei cavi devono essere di buona qualità e ben isolati. I cavi interni devono essere posati in modo tale da essere protetti da danni meccanici e chimici e dall'umidità.

Per evitare un improvviso e pericoloso aumento di corrente in un circuito elettrico durante un cortocircuito, è protetto da fusibili o interruttori automatici.

Uno svantaggio significativo della corrente continua è che la sua tensione è difficile da aumentare. Ciò rende difficile trasmettere energia elettrica costante su lunghe distanze.

Guarda anche: Cos'è la corrente alternata e in cosa differisce dalla corrente continua