Kakšna je razlika med izmeničnim in enosmernim tokom

V današnjem svetu je elektrika najpomembnejša poleg kisika v človeku. Ko so izumili električno energijo, se je skozi leta zgodilo veliko sprememb. Temni planet se je spremenil v planet luči. Pravzaprav je življenje postalo tako preprosto v vseh okoliščinah. Vse naprave, industrije, pisarne, hiše, tehnologija, računalniki delujejo na elektriko. Tu bo energija v dveh oblikah, tj. izmenični tok (izmenični tok) in enosmerni tok (enosmerni tok) . Glede teh tokov in razlike med izmeničnim in enosmernim tokom bomo podrobno razpravljali, njegovo osnovno funkcijo in uporabo. Njegove lastnosti so obravnavane tudi v tabelarnem stolpcu.

Razlika med izmeničnim in enosmernim tokom

Pretok električne energije lahko izvedemo na dva načina, na primer izmenični tok (izmenični tok) in enosmerni tok (enosmerni tok). Elektriko lahko definiramo kot pretok elektronov skozi vodnik, kot je žica. Glavna razlika med AC in DC je predvsem v smeri, kamor dovajajo elektroni. V enosmernem toku bo tok elektronov v eno smer in v izmeničnem toku bo tok elektronov spremenil svojo smer, kot da gre naprej in nato nazaj. Razlika med AC in DC vključuje predvsem naslednje

Razlika med izmeničnim in enosmernim tokom

Izmenični tok (AC)

Izmenični tok je opredeljen kot tok naboja, ki periodično spreminja smer. Dobljeni rezultat bo, tudi napetost se spremeni skupaj s tokom. V bistvu se AC uporablja za dovajanje električne energije v industrije, hiše, poslovne stavbe itd.

Vir izmeničnega toka

Proizvodnja AC

AC se proizvaja z uporabo imenovanega alternatorja. Zasnovan je tako, da proizvaja izmenični tok. Znotraj magnetnega polja se vrti zanka žice, iz katere bo po žici tekel inducirani tok. Tu lahko vrtenje žice prihaja na noben način, tj. Iz parne turbine, tekoče vode, vetrne turbine itd. To je zato, ker se žica vrti in občasno vstopa v različno magnetno polarnost, tok in napetost se v žici izmenjujeta.

Generacija alternativnega toka

Iz tega je lahko ustvarjeni tok številnih valovnih oblik, kot so sinus, kvadrat in trikotnik. Toda v večini primerov je sinusni val bolj zaželen, ker ga je enostavno ustvariti in izračune lahko opravimo z lahkoto. Za preostali del vala pa je potrebna dodatna naprava, ki jih pretvori v ustrezne valovne oblike ali pa je treba spremeniti obliko opreme, izračuni pa bodo pretežki. Opis valovne oblike Sine je opisan spodaj.

Opis sinusnega vala

Na splošno lahko valovno obliko izmeničnega toka enostavno razumemo s pomočjo matematičnih izrazov. Za ta sinusni val so potrebne tri stvari: amplituda, faza in frekvenca.

Če pogledamo samo napetost, lahko sinusni val opišemo kot spodnjo matematično funkcijo:

V (t) = V_PGreh (2πft + Ø)

V (t): To je funkcija časa napetosti. To pomeni, da se s spreminjanjem časa spreminja tudi naša napetost. V zgornji enačbi izraz, ki je desno od enačbe, opisuje, kako se napetost spreminja skozi čas.

VP: To je amplituda. To navaja, kako visoko napetost lahko sinusni val doseže v katero koli smer, tj.VP volti, + VP volti ali nekje vmes.

Funkcija sin () navaja, da bo napetost v obliki periodičnega sinusnega vala in bo delovala kot gladko nihanje pri 0V.

Tu je 2π konstantna. Pretvori frekvenco iz ciklov v hercih v kotno frekvenco v radianih na sekundo.

Tu f opisuje frekvenco sinusnega vala. To bo v obliki enot na sekundo ali herc. Frekvenca pove, kolikokrat se določena valovna oblika pojavi v eni sekundi.

Tu je t odvisna spremenljivka. Izmeri se v sekundah. Ko se čas spreminja, se spreminja tudi valovna oblika.

Φ opisuje fazo sinusnega vala. Faza je definirana kot premik valovne oblike glede na čas. Meri se v stopinjah. Občasna narava sinusnega vala se premakne za 360 ° in postane enaka valovna oblika, ko se premakne za 0 °.

Za zgornjo formulo se dodajo vrednosti aplikacije v realnem času, tako da se za referenco uporabijo ZDA

Koren srednji kvadrat (RMS) je še en majhen koncept, ki pomaga pri izračunu električne moči.

V (t) = 170 sin (2π60t)

Aplikacije AC

• Domače in pisarniške prodajalne se uporabljajo AC.
• Ustvarjanje in prenos izmenične moči na dolge razdalje je enostaven.
• Manj energije se izgubi v prenos električne energije za visoke napetosti (> 110kV).
• Višje napetosti pomenijo nižje tokove, pri nižjih pa se v daljnovodu ustvari manj toplote, kar je očitno posledica nizkega upora.
• AC lahko s pomočjo transformatorjev enostavno pretvorimo iz visokonapetostne v nizko napetost in obratno.
• AC napajanje električni motorji .
• Uporaben je tudi za številne velike naprave, kot so hladilniki, pomivalni stroji itd.
• Enosmerni tok

Enosmerni tok (enosmerni tok) je gibanje nosilcev električnega naboja, torej elektronov v enosmernem toku. V enosmernem toku se bo jakost toka spreminjala s časom, vendar smer gibanja ostane ves čas enaka. Tu se DC imenuje napetost, katere polarnost se nikoli ne spremeni.

Vir enosmernega toka

V enosmernem tokokrogu se elektroni pojavijo iz minus ali negativnega pola in se premaknejo proti plus ali pozitivnemu polu. Nekateri fiziki definirajo enosmerni tok, ko potuje od plusa do minusa.

Vir enosmernega toka

Običajno osnovni vir enosmernega toka proizvajajo baterije, elektrokemijske in fotonapetostne celice. Toda AC je najbolj zaželen po vsem svetu. V tem primeru je mogoče AC spremeniti v DC. To se bo zgodilo v več korakih. Sprva je napajanje je sestavljeno iz transformator, ki se je s pomočjo usmernika pozneje pretvoril v enosmerni tok. Preprečuje obračanje toka, filter pa uporablja za odpravo impulzov toka na izhodu usmernika. To je pojav, kako se AC pretvori v enosmerni tok

Primer polnilne baterije

Za delovanje vse elektronske in računalniške strojne opreme pa potrebujejo enosmerni tok. Večina polprevodniške opreme zahteva napetostno območje med 1,5 in 13,5 voltov. Trenutne zahteve se glede na uporabljene naprave razlikujejo. Na primer obseg od praktično nič do elektronske ročne ure do več kot 100 amperov za ojačevalnik moči radijskih komunikacij. Oprema, ki uporablja radijski ali radijski oddajnik ali televizijo ali CRT (katodna cev) zaslon ali vakuumske cevi, zahteva od približno 150 do nekaj tisoč voltov enosmernega toka.

Primer polnilne baterije

Glavna razlika med izmeničnim in enosmernim tokom je razprava v naslednji primerjalni tabeli

Ključne razlike izmeničnega toka (izmenični tok) proti enosmernemu toku

Ključne razlike med AC in DC vključujejo naslednje.

• Smer toka se bo spremenila v običajnem časovnem intervalu, potem je ta vrsta toka znana izmenični ali izmenični tok, medtem ko je enosmerni tok enosmerni, ker teče samo v eno smer.
• Pretok nosilcev naboja v izmeničnem toku bo tekel z vrtenjem tuljave znotraj magnetnega polja, sicer vrtenjem magnetnega polja v nepremični tuljavi. V enosmernem toku bodo nosilci naboja tekli tako, da bodo magnetizem vzdrževali stabilno skupaj z žico.
• Frekvenca izmeničnega toka je od 50 herc do 60 herc glede na državni standard, medtem ko enosmerna frekvenca vedno ostane nič.
• PF (faktor moči) AC je med 0 do 1, medtem ko faktor enosmerne moči vedno ostane enak.
• Generiranje izmeničnega toka je mogoče s pomočjo alternatorja, medtem ko se enosmerni tok lahko generira skozi baterijo, celice in generator.
• AC obremenitev je uporovno induktivna, sicer kapacitivna, medtem ko je enosmerna obremenitev vedno uporna v naravi.
• Grafični prikaz izmeničnega toka je mogoče izvesti v različnih neenakomernih valovnih oblikah, kot so periodični, trikotni, sinusni, kvadratni, žagin zob itd.
• Prenos izmeničnega toka je možen na velike razdalje skozi nekaj izgub, medtem ko enosmerni tok prenaša z majhnimi izgubami na izjemno velike razdalje.
• Pretvorbo izmeničnega v enosmerni tok lahko izvedemo z usmernikom, pretvornik pa za pretvorbo iz enosmernega v izmenični.
• Proizvodnja in prenos izmeničnega toka se lahko izvede z nekaj podpostajami, medtem ko DC uporablja več podpostaj.
• Aplikacije AC vključujejo tovarne, gospodinjstva, industrijo itd., Medtem ko se enosmerni tok uporablja za bliskavico, elektronsko opremo, galvanizacijo, elektrolizo, hibridna vozila in preklapljanje navitja polja v rotorju.
• DC je zelo nevaren v primerjavi z AC. V izmeničnem toku je tok trenutne jakosti velik in majhen v običajnem časovnem intervalu, medtem ko bo v enosmernem toku enaka tudi jakost. Ko je človeško telo šokirano, bo AC vstopila in izstopila iz človeškega telesa v običajnem časovnem intervalu, medtem ko bo DC nenehno motil človeško telo.

Kakšne so prednosti izmeničnega toka pred enosmernim?

Glavne prednosti AC v primerjavi z DC vključujejo naslednje.

• Izmenični tok ni drag in ga v primerjavi z enosmernim tokom enostavno ustvarja.
• Prostor, zaprt z izmeničnim tokom, je več kot enosmerni tok.
• Pri izmeničnem toku je izguba moči med prenosom manjša kot pri enosmernem.

Zakaj je izmenična napetost izbrana nad enosmerno?

Glavni razlogi za izbiro izmenične napetosti nad enosmerno napetostjo so predvsem naslednji.
Izguba energije med oddajanjem izmenične napetosti je nizka v primerjavi z enosmerno napetostjo. Kadar je transformator na določeni razdalji, je namestitev zelo preprosta. Prednost izmenične napetosti je stopnjevanje in zniževanje napetosti glede na potrebe.

AC in DC izvor

Magnetno polje blizu žice lahko na enak način povzroči pretok elektronov skozi žico, saj se odbijejo od negativnega dela magneta in privlačijo v smeri pozitivnega dela. Na ta način je bila ugotovljena moč iz akumulatorja, kar je bilo prepoznano z delom Thomasa Edisona. Generatorji izmeničnega toka so počasi spreminjali sistem enosmernih baterij Edison, saj je izmenični tok zelo varen za prenos moči na velike razdalje, da ustvari več energije.

Znanstvenik, namreč Nikola Tesla, je namesto magnetizma skozi žico postopoma uporabljal rotacijski magnet. Ko je magnet nagnjen v eno smer, bodo elektroni tekli v smeri pozitiva, vendar kadarkoli je smer magneta obrnjena, bodo tudi elektroni obrnjeni.

Uporaba AC in DC

AC se uporablja pri distribuciji moči in vključuje številne prednosti. To je mogoče s pomočjo transformatorja enostavno pretvoriti v druge napetosti, ker transformatorji ne uporabljajo enosmernega toka.

Pri visoki napetosti bo izguba vedno manjša, kadar koli se bo moč prenašala. Na primer, napajalnik 250 V nosi 1 Ω upora in moč 4 amperov. Ker je moč vatov enaka voltom x amperom, je moč, ki se prenaša, lahko 1000 vatov, medtem ko je izguba moči I2 x R = 16 vatov.

AC se uporablja za prenos visokonapetostne moči.

Če ima napetostni vod moč 4 amperov, vendar ima 250 kV, ima moč 4 amperov, vendar je izguba moči enaka, vendar ima celoten prenosni sistem 1 MW in 16 vatov približno nepomembno izgubo.

Enosmerni tok se uporablja v baterijah, nekaterih elektronskih in električnih napravah ter sončnih celicah.
Formule za izmenični tok, napetost, upor in moč

Formule za izmenični tok, napetost, upor in moč so obravnavane spodaj.

AC tok

Formula za enofazna izmenična vezja je

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

Formula za trifazna izmenična vezja je

I = P / √3 * V * Cosθ

Izmenična napetost

Pri enofaznih izmeničnih tokokrogih je izmenična napetost

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

Pri 3-faznih izmeničnih tokokrogih je izmenična napetost

Za zvezdno povezavo je VL = √3 EPH, sicer VL = √3 VPH

Za delta povezavo je VL = VPH

AC odpornost

V primeru induktivne obremenitve je Z = √ (R2 + XL2)

V primeru kapacitivne obremenitve je Z = √ (R2 + XC2)

V obeh primerih, kot sta kapacitivni in induktivni Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Napajalnik

Za enofazna izmenična vezja je P = V * I * Cosθ

Aktivna moč 3-faznih izmeničnih tokokrogov

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Reaktivna moč

Q = V I * Sinθ

VAR = √ (VA2 - P2) in kVAR = √ (kVA2 - kW2)

Navidezna moč

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Kompleksna moč

S = V I

Za induktivno obremenitev je S = P + jQ

Za kapacitivno obremenitev je S = P - jQ

Formule za enosmerni tok, napetost, upor in moč

Formule enosmernega toka, napetosti, upora in moči so obravnavane spodaj.

Enosmerni tok

Enačba enosmernega toka je I = V / R = P / V = ​​√P / R

Enosmerna napetost

Enačba enosmerne napetosti je

V = I * R = P / I = √ (P x R)

Enosmerni upor

Enačba enosmernega upora je R = V / I = P / I2 = V2 / P

Enosmerno napajanje

Enačba moči enosmernega toka je P = IV = I2R = V2 / R

Iz zgornjih enačb AC in DC, kje

Iz zgornjih enačb, kje

„I“ je Trenutni ukrepi v A (Amperi)

„V“ je napetost v V (voltih)

„P“ je moč v vatih (W)

„R“ je odpornost v Ohm (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (faktor moči)

‘Z’ je impedanca

„IPh“ je fazni tok

„IL“ je linijski tok

„VPh“ je fazna napetost

„VL“ je omrežna napetost

'XL' = 2πfL, je induktivna reaktanca, pri čemer je 'L' induktivnost znotraj Henryja.

„XC“ = 1 / 2πfC, je kapacitivna reaktanca, pri čemer je „C“ kapacitivnost znotraj Faradsa.

Zakaj uporabljamo AC v naših domovih?

Trenutna oskrba z električno energijo v naših domovih je izmenična, saj lahko s pomočjo transformatorja zelo enostavno spremenimo izmenični tok. Visokonapetostna izkušnja ima izjemno majhne izgube energije v vodi ali kanalih dolgega prenosa, napetost pa se zmanjša, da jo varno izkoristite doma s pomočjo padajočega transformatorja.

Izgubo moči v žici lahko izrazimo kot L = I2R

Kje

„L“ je izguba moči

'Jaz' je tok

„R“ je upor.

Prenos moči lahko podajamo z relacijo like P = V * I

Kje

'P' je moč

„V“ je napetost

Ko se napetost poveča, bo tok manjši. Tako lahko prenašamo enako moč z zmanjšanjem izgube moči, saj visoka napetost zagotavlja najboljše zmogljivosti. Zato se AC uporablja v domovih namesto enosmernega toka.

Prenos visoke napetosti je mogoče opraviti tudi z enosmernim tokom, vendar napetosti ni enostavno zmanjšati za varno uporabo v domovih. Trenutno se za zmanjšanje enosmerne napetosti uporabljajo napredni enosmerni pretvorniki.

V tem članku je podrobno razloženo, kakšna je razlika med izmeničnim in enosmernim tokom. Upam, da se vsaka točka jasno razume glede izmeničnega toka, enosmernega toka, valovnih oblik, enačbe, razlik izmeničnega in enosmernega toka v stolpnih stolpcih skupaj z njihovimi lastnostmi. Še vedno ne morem razumeti nobene teme v člankih oz za izvedbo najnovejših električnih projektov , vas prosimo, da postavite vprašanje v spodnjem polju za komentar. Tukaj je vprašanje za vas, kakšen je faktor moči izmeničnega toka?

Zasluge za fotografije:

• Sinusna valovna oblika songsofthecosmos
• RMS sinusna valovna oblika doktronski
• Primer polnilne baterije Washington