Tako izmenični kot enosmerni tok opisujeta dve vrsti toka v tokokrogu. Pri enosmernem toku električni naboj ali tok tečeta v eno smer. Pri izmeničnem toku električni naboj občasno spreminja smer. Napetost v izmeničnih tokokrogih se včasih tudi obrne, ker tok spremeni smer. Večina digitalne elektronike ki jih gradite z uporabo DC. Vendar je enostavno razumeti nekatere koncepte AC. Večina hiš je ožičenih za izmenični tok, tako da, če imate idejo, da svoj projekt melodije Tardis povežete z vtičnico, boste morali pretvori AC v DC . AC ima tudi nekaj koristnih lastnosti, na primer zmožnost pretvorbe nivojev napetosti z eno samo komponento, na primer kot transformator, zato moramo na začetku izbrati AC sredstvo za prenos električne energije na velike razdalje.
Kaj je izmenični tok (AC)
Izmenični tok pomeni tok naboja, ki periodično spreminja smer. Posledično se tudi napetost obrne skupaj s tokom. AC se uporablja za napajanje hiš, stavb, pisarn itd.
Ustvarjanje AC
AC se lahko proizvede z uporabo naprave, ki se imenuje kot alternator. Ta naprava je posebna vrsta električni generator zasnovan za proizvodnjo izmeničnega toka.
Ustvarjanje AC
Zanka žice se vrti znotraj magnetnega polja, ki inducira tok vzdolž žice. Vrtenje žice prihaja iz različnih virov, kot so parna turbina, vetrna turbina, tekoča voda itd. Ker se žica občasno obrača in vstopa v drugačno magnetno polarnost, se na žici izmenjujeta napetost in tok. Tu je majhna animacija, ki prikazuje to načelo:
Za ustvarjanje izmeničnega toka v nizu vodovodnih cevi povežemo mehanske značilnosti bata, ki premika vodo v ceveh naprej in nazaj (naš 'izmenični' tok).
Valovne oblike
AC lahko prihaja v številnih valovnih oblikah, če se tok in napetost izmenjujeta. Če osciloskop priključimo na vezje z izmenično napetostjo in narišemo njegovo napetost, bomo morda dolgo videli številne različne valovne oblike. Sinusni val je najpogostejša vrsta AC. AC v večini domov in pisarn ima nihajočo napetost, ki ustvarja sinusni val.
Sinusni val
Druge oblike AC vključujejo kvadratni val in trikotni val. Kvadratni valovi se pogosto uporabljajo v digitalni in stikalni elektroniki in tudi preizkušajo njihovo delovanje.
Kvadratni val
Trikotni valovi so uporabni za testiranje linearne elektronike, kot so ojačevalniki.
Trikotni val
Opis sinusnega vala
Pogosto moramo valovno obliko AC opisati v matematičnem smislu. Za ta primer bomo uporabili skupni sinusni val. Obstajajo trije deli sinusnega vala: frekvenca, amplituda in faza.
Če pogledamo samo napetost, lahko opišemo matematično enačbo sinusnega vala:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) je naša napetost v odvisnosti od časa, kar pomeni, da se naša napetost spreminja s časom.
VP je amplituda. To opisuje največjo napetost, ki jo lahko naš sinusni val doseže v katero koli smer, pomeni, da je naša napetost lahko + VP voltov, -VP voltov.
Funkcija sin () kaže, da bo naša napetost v obliki periodičnega sinusnega vala, ki je gladko nihanje okoli 0V.
2π je konstanta, ki pretvori frekvenco iz ciklov ali v hercih v kotno frekvenco (radiani na sekundo).
f označuje frekvenco sinusnega vala. Ta je podana v obliki hercev ali enot na sekundo.
t je naša odvisna spremenljivka: čas (izmerjen v sekundah). Ko se čas spreminja, se spreminja tudi naša valovna oblika.
φ opisuje fazo sinusnega vala. Faza je merilo premika valovne oblike glede na čas. Pogosto je podana kot številka med 0 in 360 in merjena v stopinjah. Zaradi periodične narave sinusnega vala, če se valovna oblika premakne za 360 °, postane spet ista valovna oblika, kot da bi bila premaknjena za 0 °. Zaradi poenostavitve predpostavljamo, da je v preostalem delu te vaje faza 0 °.
Za dober primer, kako deluje valovna oblika izmeničnega toka, se lahko obrnemo na našo zanesljivo prodajalno. V Združenih državah Amerike imajo domovi napajalnike z izmenično napetostjo približno 170 V (amplituda) in 60 Hz (frekvenca). Te številke lahko vključimo v našo formulo, da dobimo enačbo
V (t) = 170 grehov (2π60t)
Za graf te enačbe lahko uporabimo priročen grafični kalkulator. Če grafični kalkulator ni na voljo, lahko uporabimo brezplačen spletni grafični program, kot je Desmos.
Aplikacije
Domače in pisarniške prodajalne se skoraj vedno uporabljajo v AC. To je zato, ker je ustvarjanje in prevoz AC na dolge razdalje in razmeroma enostavno. Pri visokih napetostih, kot je nad 110kV, se pri prenosu električne energije izgubi manj energije. Višje napetosti pomenijo nižje tokove, nižji pa manjšo toploto, ki nastane v daljnovodu zaradi upora. AC je mogoče pretvoriti iz visokonapetostnih napetosti z uporabo transformatorjev.
AC je tudi sposoben napajanje elektromotorjev . Motorji in generatorji so popolnoma enaka naprava, vendar se motorji pretvarjajo električna energija v mehansko energijo. To je uporabno za številne velike naprave, kot so hladilniki, pomivalni stroji itd., Ki delujejo na izmenični tok.
Kaj je enosmerni tok (enosmerni tok)
Enosmerni tok pomeni enosmerni tok električnega naboja. Proizvaja se iz virov, kot so baterije, napajalniki, sončne celice, termočleni ali dinamo. Neprekinjen tok lahko teče v vodniku, kot je žica, lahko pa tudi skozi izolatorje, polprevodnike ali vakuum kot v elektronskih ali ionskih žarkih.
Ustvarjanje enosmernega toka
DC se lahko generira na več načinov
- Generator izmeničnega toka, pripravljen z napravo, imenovano 'komutator', lahko proizvaja enosmerni tok
- Pretvorba izmeničnega v enosmerni tok naprave, imenovane »usmernik«
- Baterije zagotavljajo enosmerni tok, ki nastane zaradi kemijske reakcije v bateriji
Ponovno uporabimo našo analogijo z vodo, DC je podoben rezervoarju za vodo s cevjo na koncu.
Ustvarjanje enosmernega toka
Rezervoar lahko potisne vodo samo v eno smer: ven iz cevi. Podobno kot pri akumulatorju, ki proizvaja DC, tudi po praznjenju rezervoarja voda ne teče več po ceveh.
Opis DC
DC je definiran kot 'enosmerni' tok toka in tok teče samo v eno smer. Napetost in tok se lahko dolgo spreminjata, zato se smer toka ne spreminja. Za poenostavitev bomo domnevali, da je napetost konstanta. Na primer, baterija zagotavlja 1,5 V, kar lahko v matematični enačbi opišemo kot:
V (t) = 1,5 V
Če to sčasoma narišemo, vidimo konstantno napetost
Plot DC
Zgornji graf pomeni, da lahko računamo na večino enosmernih virov, ki zagotavljajo konstantno napetost skozi čas. Pravzaprav se bo baterija počasi praznila, kar pomeni, da bo napetost med uporabo akumulatorja padla. Za večino namenov lahko domnevamo, da je napetost konstantna.
Aplikacije
Vse elektronski projekti in deli za prodajo na SparkFun delujejo na DC. Vse, kar se iz akumulatorja izprazni, priključi na steno z napajalnikom ali uporablja kabel USB za napajanje, je odvisno od enosmernega toka. Primeri enosmerne elektronike vključujejo:
- Mobilni telefon
- Svetilke
- D&D Dice Gice, ki temelji na LilyPad
- Televizorji z ravnim zaslonom (AC gre v televizor, ki se pretvori v enosmerni tok)
- Hibridna in električna vozila
Tu gre torej za to, kaj je izmenični, enosmerni tok in njegova uporaba. Upamo, da ste bolje razumeli ta koncept. Poleg tega kakršni koli dvomi glede tega koncepta ali katerega koli drugega električni in elektronski projekti , prosimo, dajte svoje dragocene predloge s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je razlika med izmeničnim in enosmernim tokom ?
Zasluge za fotografije:
- Ustvarjanje AC insinyoer
- Sinusni val imgur
- Trikotni val avdiofanzin
- Ustvarjanje enosmernega toka iskra
