Переменный и постоянный ток: в чем разница между ними

Чем отличается переменный ток от постоянного — объяснение простыми словами

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

Постоянный и переменный ток

Технический прогресс с появлением электричества начал развиваться семимильными шагами. Новый вид энергии и практическое применение продуктов, получаемых в результате её преобразования, изменили класс жизни человека.

Что такое электрический ток

Перемещения свободных носителей электрических зарядов в вакууме или веществе в фиксированном направлении назвали электрическим током. Свободными носителями в металлах являются электроны, в жидкостях или газах – ионы. Название «ток» имеет два толкования. Первое – обозначает само продвижение электрического заряда в проводнике, второе – оценку числа электронов, проходящих по проводнику за 1 с. Его силу можно определить по Закону Ома. Для этого используется формула:

где U – напряжение, В; R – сопротивление, Ом.

Ток постоянный и переменный

Электроны в проводниках движутся от плюса к минусу. Движение равномерное, всё время с постоянной величиной. Если задаться вопросом, какие токи носят определение постоянных, сначала нужно хорошо представлять, куда течёт ток.

Внимание! Направлением тока считают то направление, куда движутся положительно заряженные частицы: от плюса к минусу. Хотя дорога свободных электронов лежит от минуса к плюсу.

Значит, постоянный ток – это направленное перемещение заряженных частиц, несущих в себе положительный заряд, которые не меняют свои величину и направление с течением времени. Все остальные токи – переменные. В этом их разница.

Alternative Current – AC, так обозначается переменный ток на приборах. Direct Current – DC, это понятное обозначение постоянного тока.

Различия токов

Незнание отличий приводит к неправильному подключению потребителей напряжения к источникам питания. Это вызывает повреждение приборов или, того хуже, опасные для жизни ситуации.

Чтобы чётко разобраться, какой ток называется переменным, какой постоянным, нужно сопоставить параметры.

При сравнении характеристик этих двух видов электричества выделяют отличия:

Физические – у переменного тока сила и направление состоят во временной зависимости. В бытовой сети частота пульсации – 50 Гц. Полярность изменяется по синусоиде 50 раз за секунду. Носители зарядов постоянного тока направленности не меняют.
Конструктивные – на выводах или контактах у DC присутствуют « + » и «– », а у АС на электродах – «ноль» и «фаза». В случае трёхфазной сети 4 контакта: один «ноль» и три «фаза».
Принцип вырабатывания – постоянный ток получают в результате электролитических и химических реакций окисления, работы генераторов постоянного тока и солнечных батарей. Переменный ток вырабатывается трёхфазными генераторами.
В преобразовании – оба вида получают путём превращения одного в другой посредством полупроводниковых выпрямителей и инверторов.

Для информации. В мире действует два головных стандарта частоты и напряжения в потребительской сети переменного тока. Европейский стандарт – 50 герц, 220-240 вольт, и американский – 60 герц, 100-127 вольт.

Преимущества переменного тока

Аккумуляторные батареи практичны как источник постоянного электричества. Однако бесконечно снабжать токоприёмники энергией без подзарядки они не могут. Поэтому создание изменяющегося во времени тока и его доставка потребителю – главные задачи энергосистемы страны. К преимуществам этого вида относятся:

лёгкость преобразования из одной величины напряжения в другую;
допустимость передачи на дальние расстояния по ЛЭП к распределительным сетям;
возможность реализовывать трёхфазные схемы энергоснабжения;
ориентированность на потребителей производственных предприятий, рассчитанных на питание переменным током.

Снизить или повысить величину напряжения переменного тока проще. Для этого стоит только пропустить его через трансформатор. Большой КПД этого преобразователя – 99%, потеря мощности – лишь 1%. Трансформатор, имея отдельные обмотки по напряжению, ещё разделяет высокое напряжение от низкого, что допускает возможность разделить установки до 1000 В и свыше 1000 В.

Атомные и гидроэлектростанции расположены в местах, отдалённых от центральных районов расположения потребителей. Поэтому напряжение добытой электроэнергии повышают до сотен кВт, чтобы снизить потери при транспортировке, и передают по ЛЭП в нужное место, где снова понижают.

Применяя трёхфазное переменное напряжение, повышают производительность структуры энергосистемы. Передача одинаковой мощности трёхфазной сети требует меньшего количества проводников, в отличие от однофазной линии.

Важно! Если сравнить два трансформатора одинаковой мощности, то габариты однофазного трансформатора больше, чем трёхфазного. Изготовление асинхронных двигателей обходится дешевле, чем двигателей постоянного тока. В них отсутствуют коллектор и щётки, по мощности при одинаковых размерах асинхронные двигатели обгоняют постоянные в 2-3 раза.

Недостатки постоянного тока

Кроме того, что источники этого вида тока имеют непростую конструкцию, они сложнее в эксплуатации. При КПД, равном 94%, предельная мощность этих машин не выше 20 МВт. Присущи и другие минусы:

для повышения или понижения напряжения применяют сложные схемы;
двигатели, рассчитанные на потребление такого электричества, также конструктивно сложны и недешевы;
развязка низкого и высокого напряжения требует сложных решений.

Полностью отказаться от таких источников и потребителей не получается, так как они востребованы и имеют свои преимущества.

Недостатки переменного тока

При передаче энергии изменяющего направление тока на большие расстояния возникают затруднения. Создание Единой Энергетической Системы выявило ряд недостатков:

пропускная способность кабельных линий низкая из-за ёмкости между проводниками и землёй;
при объединении и кольцевании ветвей системы, расположенных друг от друга на больших расстояниях, невозможно выполнить синхронизацию станций;
пороговый предел устойчивости, необходимый для согласования, заканчивается на длинах линий свыше 500 км, при этом требуется повышение напряжения до 450 кВ, что приводит к удорожанию оконечного оборудования.

К сведению. При повышенном напряжении у воздушных линий возникает коронный разряд. Это процесс ионизации у проводников с малым радиусом. Чтобы в этом случае не происходило стекание электричества, приходится увеличивать диаметр проводов, это ведёт к удорожанию линии.

Преимущества постоянного тока

Какие качества делают незаменимым постоянный ток? К плюсам относятся:

в цепях нет реактивной мощности, которая приводит к потерям;
параллельно работающие генераторы нет необходимости синхронизировать;
повышенная дальность передачи энергии в больших объёмах;
безопасность для человека при соприкосновении с токоведущими жилами.

К достоинствам добавляется то, что такое электричество, как постоянный ток, течёт по всему сечению проводника, поэтому потери мощности минимальны.

История появления и «войны токов»

Никола Тесла и Томас Эдисон не дожили до того момента, когда представитель компании Consolidated Edison поставил точку в борьбе двух технологий. Переменный электрический ток одержал победу. В 2007 году ведущий инженер компании отсоединил кабель, символизирующий питание Нью-Йорка постоянным током.

Сербский учёный Никола Тесла ещё в 1882 году придумал, как применить эффект вращающегося электромагнитного поля. В то время Эдисон уже ввёл в строй 2 электростанции, вырабатывающие постоянный ток, и организовал производство кабелей, устройств освещения и динамо-машин. Тесла одно время работал в компании Эдисона и ремонтировал машины постоянного тока. Эдисон обещал Николе заплатить за проекты по модернизации двигателей, но выплатить вознаграждение за проведённую работу отказался. Тесла продал патенты своих изобретений Джорджу Вестингаузу, президенту компании Westinghouse Electric Corporation за 1 млн. долларов. Первая электростанция на 500 В изменяющего свою полярность электричества запущена в 1886 г. Война токов продолжалась более века.

Источники постоянного электрического тока

Для его получения используют специальный генератор, работа которого основана на законе электромагнитной индукции – ЭДС. Если вращать металлическую рамку, в зоне действия электромагнитного поля возникнет ЭДС, и по рамке потечёт электричество.

Внимание! Увеличение ЭДС получают повышением силы поля или скорости вращения рамки. Снижения пульсации полученного движения электричества добиваются добавлением числа рамок.

Немеханические производители электричества постоянной природы:

солнечные батареи;
гальванические элементы;
термохимические элементы.

Аккумуляторы энергии из этой группы ограниченного срока действия и требуют периодической подзарядки.

Применение

Использование в электронике для питания схем – это не конечные варианты применения DC. Постоянный ток нашёл употребление в следующих случаях:

в электролизе – получение в промышленных масштабах металлов из солей и растворов;
гальванопластике и гальванизации – покрытие металлами электропроводящих поверхностей;
в сварочных работах – работа с нержавеющей сталью;
на транспорте – двигатели трамваев, электровозов, троллейбусов, ледоколов, подводных лодок;
в медицине – ввод лекарственных препаратов в организм при электрофорезе.

Для информации. В СССР начинали электрификацию железной дороги постоянным током на участках Баку – Сурамский перевал и Сабучини. До Великой Отечественной войны напряжение составляло 1,5 кВ, потом было переведено на 3 кВ. В общей сложности половина ж/д линий работало от этого вида тока.

Переменный ток

Вынужденные гармонические электромагнитные колебания – это синусоидальный ток. Колебания происходят с частотой 50 Гц в секунду. Напряжение и ток за период в среднем равны нулю.

Чем постоянный ток отличается от переменного, и каков его путь от источника до потребителя?

Ток постоянный не совершает колебаний, в этом постоянный и переменный ток различаются. Подача Direct Current – DC к потребителям также происходит по проводам и кабелям. Действуют до сих пор ЛЭП Волгоград – Донбасс.

Преобразование

К бытовым приборам, требующим снабжение схем электричеством типа DC, его подают через блоки питания. Это схемы, включающие в себя понижающий трансформатор и выпрямляющий блок. При подключении блока питания к устройству следят за совпадением их параметров по напряжению и мощности. Параметры указаны на корпусе прибора.

В настоящий момент оба вида электричества отлично уживаются в современном мире. Схемы смешанного питания потребителей только дополняют друг друга.

Видео

Переменный ток и постоянный ток: отличие

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Графическое изображение постоянного тока

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Графическое изображение переменного тока

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «

». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

Чем отличается переменный ток от постоянного

Хотя электрические приборы мы каждый день используем в повседневной жизни, не каждый может ответить, чем отличается переменный ток от постоянного, несмотря на то, что об этом рассказывается в рамках школьной программы. Поэтому имеет смысл напомнить основные догматы.

Обобщенные определения

Физический процесс, при котором заряженные частицы движутся упорядоченно (направленно), называется электротоком. Его принято разделять на переменный и постоянный. У первого направление и величина остаются неизменными, а у второго эти характеристики меняются по определенной закономерности.

Приведенные определения сильно упрощены, хотя и объясняют разницу между постоянным и переменным электротоком. Для лучшего понимания, в чем заключается это различие, необходимо привести графическое изображение каждого из них, а также объяснить, как образуется переменная электродвижущая сила в источнике. Для этого обратимся к электротехнике, точнее ее теоретическим основам.

Источники ЭДС

Источники электротока любого рода бывают двух видов:

первичные, с их помощью происходит генерация электроэнергии путем превращения механической, солнечной, тепловой, химической или другой энергии в электрическую;
вторичные, они не генерируют электроэнергию, а преобразуют ее, например, из переменной в постоянную или наоборот.

Единственным первичным источником переменного электротока является генератор, упрощенная схема такого устройства показана на рисунке.

Упрощенное изображение конструкции генератора

Обозначения:

1 – направление вращения;
2 – магнит с полюсами S и N;
3 – магнитное поле;
4 – проволочная рамка;
5 – ЭДС;
6 – кольцевые контакты;
7 – токосъемники.

Принцип работы

Механическая энергия преобразуется изображенным на рисунке генератором в электрическую следующим образом:

за счет такого явления, как электромагнитная индукция, при вращении рамки «4», помещенной в магнитное поле «3» (возникающее между различными полюсами магнита «2»), в ней образуется ЭДС «5». Напряжение в сеть подается через токосъемники «7» с кольцевых контактов «6», к которым подключена рамка «4».

Видео: постоянный и переменный ток — отличия

Что касается величины ЭДС, то она зависит от скорости пересечения силовых линий «3» рамкой «4». Из-за особенностей электромагнитного поля минимальная скорость пересечения, а значит и самое низкое значение электродвижущей силы будет в момент, когда рамка находится в вертикальном положении, соответственно, максимальное — в горизонтальном.

Учитывая изложенное выше, в процессе равномерного вращения индуктируется ЭДС, характеристики величины и направления которого изменяются с определенным периодом.

Графические изображения

Благодаря применению графического метода, можно получить наглядное представление динамических изменений различных величин. Ниже приведен график изменения напряжения с течением времени для гальванического элемента 3336Л (4,5 В).

Горизонтальная ось отображает время, вертикальная – напряжение

Как видим, график представляет собой прямую линию, то есть напряжение источника остается неизменным.

Теперь приведем график динамики изменения напряжения в течение одного цикла (полного оборота рамки) работы генератора,.

Горизонтальная ось отображает угол поворота в градусах, вертикальная — величину ЭДС (напряжение)

Для наглядности покажем начальное положение рамки в генераторе, соответствующее начальной точке отчета на графике (0°)

Начальное положение рамки

Обозначения:

1 – полюса магнита S и N;
2 – рамка;
3 – направление вращения рамки;
4 – магнитное поле.

Теперь посмотрим, как будет изменяться ЭДС в процессе одного цикла вращения рамки. В начальном положении ЭДС будет нулевым. В процессе вращения эта величина начнет плавно возрастать, достигнув максимума в момент, когда рамка будет под углом 90°. Дальнейшее вращение рамки приведет к снижению ЭДС, достигнув минимума в момент поворота на 180°.

Продолжая процесс, можно увидеть, как электродвижущая сила меняет направление. Характер изменений поменявшей направление ЭДС будет таким же. То есть она начнет плавно возрастать, достигнув пика в точке, соответствующей повороту на 270°, после чего будет снижаться, пока рамка не завершит полный цикл вращения (360°).

Если график продолжить на несколько циклов вращения, мы увидим характерную для переменного электротока синусоиду. Ее период будет соответствовать одному обороту рамки, а амплитуда – максимальной величине ЭДС (прямой и обратной).

Теперь перейдем к еще одной важной характеристике переменного электротока – частоте. Для ее обозначения принята латинская буква «f», а единица ее измерения – герц (Гц). Этот параметр отображает количество полных циклов (периодов) изменения ЭДС в течение одной секунды.

Определяется частота по формуле: . Параметр «Т» отображает время одного полного цикла (периода), измеряется в секундах. Соответственно, зная частоту, несложно определить время периода. Например, в быту используется электроток с частотой 50 Гц, следовательно, время его периода будет две сотых секунды (1/50=0,02).

Трехфазные генераторы

Заметим, что наиболее экономически выгодным способом получения переменного электротока будет использование трехфазного генератора. Упрощенная схема его конструкции показана на рисунке.

Устройство трехфазного генератора

Как видим, в генераторе используются три катушки, размещенные со смещением 120°, соединенные между собой треугольником (на практике такое соединение обмоток генератора не применяется в виду низкого КПД). При прохождении одного из полюсов магнита мимо катушки, в ней индуктируется ЭДС.

Графическое изображение сгенерированного трехфазного электротока

Чем обосновано разнообразие электротоков

У многих может возникнуть вполне обоснованный вопрос – зачем использовать такое разнообразие электротоков, если можно выбрать один и сделать его стандартным? Все дело в том, что не каждый вид электротока подходит для решения той или иной задачи.

В качестве примера приведем условия, при которых использовать постоянное напряжение будет не только не выгодно, ни и иногда невозможно:

задача передачи напряжения на расстояния проще реализовывается для переменного напряжения;
преобразовать постоянный электроток для разнородных электроцепей, у которых неопределенный уровень потребления, практически невозможно;
поддерживать необходимый уровень напряжения в цепях постоянного электротока значительно сложнее и дороже, чем переменного;
двигатели для переменного напряжения конструктивно проще и дешевле, чем для постоянного. В данном пункте необходимо заметить, что у таких двигателей (асинхронных) высокий уровень пускового тока, что не позволяет их использовать для решения определенных задач.

Теперь приведем примеры задач, где более целесообразно использовать постоянное напряжение:

чтобы изменить скорость вращения асинхронных двигателей требуется, изменить частоту питающей электросети, что требует сложного оборудования. Для двигателей, работающих от постоянного электротока, достаточно изменить напряжение питания. Именно поэтому в электротранспорте устанавливают именно их;
питание электронных схем, гальванического оборудования и многих других устройств также осуществляется постоянным электротоком;
постоянное напряжение значительно безопаснее для человека, чем переменное.

Исходя из перечисленных выше примеров, возникает необходимость в использовании различных видов напряжения.

Пенополиуретан, минвата, пеноплекс или пенополистирол: что лучше выбрать для утепления

При выборе достойного утеплителя для своего дома или промышленного здания надо учитывать ряд факторов, которые в итоге повлияют на время до следующего капитального ремонта, на затраты по содержанию дома, производственного помещения, на качество жизни и комфорт.

Мы строим и утепляем один раз и на всю жизнь.

Самые распространённые и популярные утеплители: минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан. Проведём сравнение ППУ с другими утеплителями и выявим различия между пенополистиролом, минватой и пенополиуретаном. Что лучше, что хуже в эксплуатации на 50 лет.

Описание пенопластов

Пенополиуретан и пенополистирол — это пенопласты, у них простой монтаж, что сказывается на цене готового утепления. Пенополистирол бывает обычный и экструдированный. Обычный состоит из мягких мелких белых шариков, экструдированный по сравнению с обычным более плотный, тёплый, долговечный и дорогой.

К преимуществам пенополистирола можно отнести:

низкую стоимость 277 руб. за 1 кв.м. толщиной 5 см;
простоту монтажа;
низкую теплопроводность 0.028 — 0.035;
различную толщину листов.

К минусам относится следующее:

водопоглащение пенополистирола приводит к повышению теплопроводности утеплителя;
он легко разрушается под действием солнца;
мыши любят его прогрызать и устраивать в нём гнёзда;
очень маленький срок эксплуатации — 10-15 лет, а мы с вами строим всерьёз и надолго;
пожароопасность — он очень горюч, при горении выделяет копоть и ядовитые газы;
при 60 градусах начинает разваливаться, поэтому для крыш он совсем не годится;
при 20 градусах начинает выделять ядовитый газ полистирол;
наличие швов между листами утеплителя, растрескивание швов;
деформация во время эксплуатации;
необходимо заливать монтажной пеной швы, крепить листы к поверхности, это несколько затягивает запуск объекта строительства в эксплуатацию.

Минеральная вата

Срок службы — 50 лет у некоторых производителей, хороший показатель. Теплопроводность — 0.032 — 0.12, это самый холодный утеплитель из сравниваемых. Влагостойкость низкая, хорошо пропускает тёплый воздух. При монтаже есть проблема связанная с защитой монтажника от мелкой пыли, которая вызывает раздражение кожи и органов дыхания.

Для стен нужен один вид мин.ваты, для потолка другой, для перегородок третий.

Требуется дополнительная защита минваты в виде устройства пароизоляции, контробрешётки, всё это повышает стоимость монтажа и время запуска объекта в эксплуатацию. Цена самая низкая за метр квадратный.

Помните, скупой платит дважды, сначала за минеральную вату, затем за её демонтаж и напыление ППУ.

В процессе эксплуатации возможна усадка, изменение размеров утеплителя. Возможно попадание мелких частиц минваты в жилое помещение, это вызывает алергии, раздражение кожы. Недаром, люди в Удмуртии демонтируют старую минеральную вату и переходят на ППУ.

На фото дом, утеплённый мин.ватой, на крыше мансарды хорошо видно, как тает снег от утечек тепла сквозь утеплитель. Это хорошо видно при помощи тепловизора.

Описание свойств ППУ

В разделе Пенополиуретан-описание, характеристики мы уже описывали ППУ вкратце. ППУ в быту это поролон, жёсткие строительные марки используются в утеплении стен, фундаментов, полов, крыш, балконов.

Есть два способа монтажа ППУ: листами и напылением. Более качественное утепление создаётся напылением при помощи оборудования высокого давления GRACO. Наша компания «Твой тёплый дом» пользуется именно таким оборудованием.

Основные достоинства пенополиуретана

теплопроводность ППУ 0.02 — 0.03 ниже, чем у пенопласта, и в 2 раза ниже, чем у минеральной ваты;
высокая влагостойкость, практически не впитывает воду;
температура использования ППУ от -70 до +110 градусов;
официальный срок эксплуатации — более 30 лет, известны случаи — 60 лет, это в 5 раз больше, чем у пенополистирола и минеральной ваты;
во время эксплуатации нет деформации, просадки;
ему не страшны плесень и грибок;
хорошая звукоизоляция;
сплошное бесшовное покрытие и заполненные пеной щели, благодаря напылению мелкодисперсной пены;
нет конденсата, а значит нет плесени;
хорошая прилипаемость к любой поверхности;
нет затрат на монтаж из-за отсутствия пароизоляции, ветрозащиты, контрреек, вы покупаете сразу монтаж и сам утеплитель;
низкая нагрузка на конструкции из-за малого веса;
гибкость и упругость под нагрузками;
самый быстрый монтаж по сравнению с другими утеплителями и без отходов
в наши цены заложена стоимость монтажа и материала. Какие житейские проблемы людей решает ППУ смотрите здесь.

Недостатки пенополиуретана

более высокая цена, этот недостаток компенсируется экономией до 50% на отопление и охлаждение помещений, нет сквозняков по полу;
нужна защита от солнца, ППУ надо закрывать краской или декоративным покрытием, например, сайдингом.

Что лучше?

Учитывая все характеристики утеплителей, становится ясно, что разница между минватой, пенополистиролом и пенополиуретаном огромная.

Поэтому ответ на вопрос: «Что лучше минвата или пенополиуретан?» очевиден — это пенополиуретан.

Из личного опыта автора. У меня дом — каркасник. Сначала сделал утепление стен из обычного пенопласта толщиной 8 см, вставил листы между стойками и залил швы монтажной пеной. Жары в доме особенной не было и все звуки будто на улице. Через пару лет решил проверить его состояние, снял сайдинг.

Мыши прогрызли дыры, швы потрескались, образовались щели. В результате всё убрал, засыпал эковатой. Намучался с ней, конечно. В то время мало было информации о ППУ, так бы сразу его использовал. Если бы я изначально знал о свойствах ППУ, то не эксперементировал-бы, а сделал-бы всё сразу по уму.

Наша компания «Твой тёплый дом» обладает огромным опытом подбора толщины утеплителя ППУ, его плотности в зависимости от утепляемого объекта.

Надеюсь, что вам нужен долгосрочный утеплитель на 60 лет, который будет эффективно сберегать тепло в доме и ваши деньги.

Дадим полную бесплатную консультацию по вашему объекту. При необходимости выедем на место для полного осмотра.

Нажимая кнопку “Отправить заявку”, вы принимаете Пользовательское соглашение и подтверждаете, что ознакомлены и согласны с Политикой конфиденциальности данного сайта

Сравнение экструдированного пенополистирола, пенополиуретана и пенопласта

1. Пенополиуретан (ППУ) легче чем экструдированный пенополистирол (ЭППС)?

В первую очередь так и чешутся руки разрушить легенду, что изотермические фургоны с залитым пенополиуретаном (ППУ) легче клееных с экструдированным пенополистиролом (ЭППС). Оптимальные свойства теплоизоляции обоих материалов достигаются при плотности 40 кг/м³. Учитывая, что коэффициенты теплопередачи ППУ и ЭППС примерно равны, отличаясь лишь на 2 тысячных Вт/м²*К, можно утверждать, что и в клееном и в заливном сэндвичах с одинаковой изотермичностью (например, 0,7 Вт/м²*К) толщина утеплительного материала должна быть одинаковой. А это значит, что при одинаковых плотностях материалов их вес в составе фургонов будет ОДИНАКОВ. Также отметим, что, например, для фургона размером 5,3х2,6х2,5 м под 12 европаллет прибавка 10 мм толщины утепления прибавит всего 27 кг веса.

2. Технологии производства ЭППС и ППУ

Во-вторых, нужно растолковать базисные знания о технологиях производства сэндвич-панелей.

Клееные сэндвич-панели. В них соединение слоев происходит посредством одно- или двухкомпонентного (встречается чаще) полиуретанового клея в вакуумном или механическом прессе. Последний довольно-таки дорог, поэтому не каждый может его себе позволить. Но мы позволили, и панели у нас получаются изумительные, ровные, как морская гладь. При этом сэндвич-панель может быть как трехслойной: облицовка + утеплитель (в целях снижения стоимости некоторые используют пенопласт, некоторые – ЭППС отечественный, а мы – ЭППС импортный) + облицовка, так и пятислойной с добавлением под облицовки по слою фанеры. А может быть и N-слойной.

Заливные сэндвич-панели. Облицовки будущей панели помещается в пресс, при этом между ними выбирается требуемое расстояние, а торцы закрываются ограничителями. Верхняя облицовка в прессе держится либо магнитами, либо вакуумными присосками. Далее по трубке в пространство между облицовками поступает пенополиуретан. Самое сложное здесь — добиться равномерности распределения пены, т.е. чтобы плотность её была одинаковой по всему объему панели. Сложности возникают с размещением закладных (их нужно предварительно приклеить к одной из облицовок). И с производством N-слойных панелей: облицовки с внутренними слоями приходится сначала склеивать в прессе, а затем уже производить заливку полиуретановой массы между ними (пресс работает 2 раза вместо одного → расход энергии, время производства панели увеличивается → рост трудоемкости, поэтому 4-х и 5-слойные фургоны с ППУ дороги).

2. Пенопласт?

В-третьих, поставим Вас в известность, что пенопласт — зло. Утеплитель он неплохой, но из-за гранульной структуры некрепкий. Однако ж, самым большим его недостатком является гигроскопичность – впитывает воду, как губка, а впитав, рассыпается на гранулы. Такой фургон не прослужит более 2-х лет, особенно, если перевозить в нем заморозку (большая дельта температур).

4. Российский и импортный экструдированный пенополистерол

ЭППС ЭЭПСу – рознь. Ранее у нас был опыт использования ЭППС отечественного производства (марку мы намеренно не указываем). На первый взгляд от импортного он отличался только цветом (импортный – синий, ЭППС отечественный – желтый), но при подробном изучении выяснилось, что:

отечественный ЭППС имеет нестабильное качество – от поставки к поставке плотность материала варьировалась от 35 до 40 кг/м³ (мы определяли это взвешиванием каждого брикета, вес их различался). В результате фургоны изрядно теряли в теплоизоляции;
размеры плит отечественного ЭППС даже в одном брикете различались (погрешность геометрических параметров иногда достигала 2 мм). Около 25% поступавшего в производство материала списывалась в брак. Поэтому переход на много более дорогой американский утеплитель Styrofoam мы произвели с незначительными финансовыми потерями.

5. Преимущества ЭППС

Достоинства ЭППС Styrofoam, ныне применяемого нами:

Долговечная теплоизоляция (постоянство характеристик в длительном интервале времени – важный фактор для прохождения второго теста ATP)

Высокая механическая прочность (на сжатие, разрыв, изгиб, сдвиг). Позволяет гасить высокие динамические нагрузки, вызванные воздействием ветра и вибрацией.

Высокие влаго- и пароизоляционные характеристики (важные факторы, влияющие на долговечность)

Легкость (достаточная прочность достигается при меньшей плотности материала)

Стабильность размеров (постоянство геометрии плит)

6. Краткая сравнительная характеристика теплоизоляторов

++
в первые годы эксплуатации

при условии его вспенивания фреоном;

если вспенивание происходит воздухом

(что часто встречается в РФ),

то показатель теплопроводности такого ППУ

заслуживает не более одного +

7. Какой утеплитель крепче?

ЭППС Styrofoam или ППУ? Для начала проведем аналогию. ППУ и ЭППС используются и в других отраслях. Так, из ППУ с добавлением специальных присадок делают подушки для сидений, диванов и кресел, а ЭППС используется армией США и NASA. Выводы делайте сами.

Прочность ЭППС подтверждается следующими испытаниями:

Королевским институтом аэронавтики (Стокгольм, Швеция) были проведены испытания по измерению долговременной усталостной прочности ЭППС Styrofoam Dow и ППУ плотностью 40 кг/м³. Метод – цикличные (5 Гц) испытания на прогиб под преобладающим касательным напряжением , увеличивающимся с каждым циклом. Испытания показали, что панель с ЭППС имеет колоссальное преимущество перед панелью с ППУ.

Что лучше — пенополиуретан или пенополистирол, сравнение характеристик

Для достижения комфорта в зданиях активно используются теплоизоляционные материалы. Есть много подобных структур, но наиболее распространенными представляются пенополиуретан и пенополистирол. Они примерно в одинаковой степени востребованы в разных отраслях. Но в чем же разница между двумя этими материалами? Рассмотрим, что предпочтительнее – пенополистирол или пенополиуретан.

Сравнение пенополиуретана и пенополистирола

Для составления полной картины лучше всего сравнивать материалы не по одной характеристике, а сразу по всем. Поэтому логично разделить сравнение на три категории.

Технические характеристики

Для всех теплоизоляционных веществ принципиальным фактором представляется теплопроводность. Характеристики пенополиуретана и пенополистирола в этом вопросе достаточно высоки. Конкретно по коэффициенту теплопроводности ППУ представляется более эффективным, так как у него значение находится в пределах 0.04 — 0.06 Вт/м*К, против 0.019 — 0.028 Вт/м*К ППС.

Оба материала имеют закрытую пористость, позволяющую дольше удерживать тепло. Плотность пенополиуретана может достигать 750 кг/м3, тогда как для пенополистирола 150 кг/м3 является максимумом.

Диапазон рабочих температур эксплуатации также выше у пенополиуретана. Ему же характерен гораздо больший срок службы.

Физические свойства

По физическим свойствам сравнение также не в пользу ППС. Основные критерии представлены в таблице ниже:

Критерий	Пенополистирол (ППС)	Пенополиуретан (ППУ)
Горючесть	Горюч	Не горюч
Безопасность для экологии	Если температура среды превысит 60 градусов, начнется выделение вредного фенола	Без каких-либо выделений используется при температуре не выше 180 градусов
Впитывание влаги	Влага впитывается в материал, а затем помет привести к его разрушению	Не пропускает воду
Прочностные характеристики	Достаточно хрупкий, могут образовываться трещины	Прочность в 5 раз выше, чем у ППС
Устойчивость к химическим воздействиям и бактериям	Может образовываться плесень	Не позволяет развиваться плесени и микроорганизмам
Сохранение формы	Оседает с течением времени	Не изменяется

Также стоит рассмотреть шумоизоляцию. Пенополиуретан гораздо эффективнее гасит шумовые волны, поступающие из внешних источников.

Если подвергнуть материалы высоким температурам и огню, то ППУ проявит себя достаточно хорошо, тогда как ППС практически моментально сгорит. При этом будет выделено много вредных веществ.

Пенополиуретан в отличие от пенополистирола очень чувствителен к воздействию прямых солнечных лучей. Материал достаточно быстро портится, а затем теряет свои свойства. Так что для утепления внешних стен он не подойдет. Но нечасто можно встретить помещения, которые не покрыты каким-либо сайдингом поверх утеплителя. Так что этот минус практически не ощутим.

Особенности монтажа

Еще одним важным критерием выбора можно считать способ монтажа на стену. Пенополиуретан обычно наносится при помощи напыления. Такой подход позволяет добиться равномерного покрытия без каких-либо стыков. При этом предварительная обработка поверхности не обязательна. После нанесения также никаких дополнительных работ проводить не нужно.

Однако для более эффективной последующей отделки рекомендуется заранее определить, как именно должна будет выглядеть стена. Это позволит учесть некоторые тонкости во время нанесения материала.

Важно! ППС обычно монтируется в виде заранее подготовленных блоков необходимых размеров. Это требует от работника довольно значимых усилий как интеллектуальных, так и временных.

Преимущества и недостатки пенополистирола

Пенополистирол представляет собой обыкновенный пенопласт, который встречается достаточно часто. Различают два типа пенопласта: вспененный и экструдированный. Основные характеристики у них одинаковы, однако во втором случае наблюдается большая прочность.

К преимуществам пенополистирола относят:

низкую себестоимость;
малую теплопроводность;
простоту монтажа;
огромное разнообразие изделий с разными толщинами, плотностью;
применение экструдированного пенополистирола несколько снижает поглощение воды;
увеличенную прочность.

Недостатков тоже собралось немало:

обычный пенополистирол очень хорошо впитывает влагу, что делает структуру рыхлой, а в случае промерзания полностью разрушает материал;
использование такого утеплителя целесообразно только в течение 10-15 лет;
материал подходит для обитателей стен – грызунов;
нарушение целостности при попадании влаги, солнечных лучей или других внешних факторов;
уседает или деформируется во время эксплуатации;
хорошо горит, выделяя при этом токсичные вещества.

Преимущества и недостатки пенополиуретана

Пенополиуретан в быту представлен поролоном. Но для строительных работ чаще используется не совсем такой материал, а с повышенной жесткостью. Выпускается в виде плит или пены. В обоих случаях процесс нанесения достаточно прост. Пена позволит избежать появления щелей и обеспечит более надежный результат.

низкая теплопроводность (ниже, чем у пенопласта)
устойчивость к влаге;
широкий диапазон рабочих температур;
длительный срок использования (30 лет);
не деформируется при использовании и с течением времени;
не подвержен влиянию биологических и химических угроз (грибки, гниль и т.д.);
неплохая шумоизоляция;
полная экологическая безопасность;
не горит.

Практически идеальный материал, но без недостатков все же не обошлось:

высокая стоимость;
повышенная чувствительность к воздействию солнечных лучей.

Что лучше – пенополистирол или пенополиуретан

Многие интересуются, что лучше – пенополиуретан или пенополистирол. По итогам рассмотрения двух материалов можно сказать, что в сравнении пенополиуретан гораздо более эффективный. Однако некоторым может не подойти из-за своей высокой стоимости. Пенополистирол же гораздо дешевле, однако в перспективе он может принести большие затраты. Ведь срок службы в 2, а то и в 3 раза меньше, чем у конкурента.

Важно! Выбор делается на основании собственных требований к материалу и его свойствам. Только очень ответственный подход к подбору материала позволит потом не горевать о зря потраченных средствах.

Между пенополиуретаном и пенополистиролом отличие заключается в уровне надежности и его целесообразности.

Утепление гаража или небольшого домика можно осуществить при помощи пенопласта. Он дешевле, а для таких зданий ресурса будет вполне достаточно. Немного дороже обойдется экструдированный пенополистирол, однако он немного улучшит качество утепления.

Для собственной квартиры или жилого дома логично остановиться на качественном пенополиуретане. Да, он гораздо дороже. Но с течением времени он не расстроит владельца и будет служить верой и правдой весь срок.