A váltakozó áram és az egyenáram egyaránt leírja az áramkör két típusát. Egyenáramban az elektromos töltés vagy áram egy irányban áramlik. Váltóáramban az elektromos töltés időszakosan változtatja az irányt. Az AC áramkörök feszültsége néha megfordul is, mert az áram irányt vált. A digitális elektronika nagy része amelyet a DC használatával épít. Néhány AC fogalmat azonban könnyű megérteni. A legtöbb ház AC-hez van bekötve, ezért ha ötlete van, hogy a Tardis dallamdobozát egy konnektorhoz csatlakoztassa, akkor átalakítsa az AC-t DC-vé . A váltóáramnak van néhány hasznos tulajdonsága, például képes átalakítani a feszültségszinteket egyetlen alkatrésszel, például transzformátorként, ezért kezdetben váltakozó áramú eszközöket kell választanunk a villamos energia nagy távolságokra történő továbbításához.
Mi a váltakozó áram (AC)
A váltakozó áram a töltés áramlását jelenti, amely időszakosan irányt vált. Ennek eredményeként a feszültségszint is megfordul az árammal együtt. A váltakozó áramot házak, épületek, irodák stb. Áramellátására használják.
AC generálása
Az AC előállítható egy eszköz használatával, amelyet generátornak hívnak. Ez az eszköz egy speciális típusa elektromos generátor váltakozó áram előállítására tervezték.
AC generálása
A mágneses tér belsejében egy hurkot forgatnak, amely áramot indukál a vezeték mentén. A huzal forgása különböző erőforrásokból származik, mint például gőzturbina, szélturbina, folyó víz stb. Mivel a huzal periodikusan megfordul és más mágneses polaritásba kerül, a feszültség és az áram felváltva változik a huzalon. Itt van egy kis animáció, amely ezt az elvet mutatja be:
Ahhoz, hogy váltakozó áramot hozzunk létre egy vízvezeték-készletben, összekapcsoljuk a dugattyú mechanikai jellemzőit, amely oda-vissza mozgatja a vizet a csövekben („váltakozó áram”).
Hullámformák
Az AC számos hullámformában jelenhet meg, amennyiben az áram és a feszültség váltakozik. Ha összekapcsolunk egy oszcilloszkópot egy váltakozó áramú áramkörrel, és ábrázoljuk annak feszültségét, hosszú időn keresztül számos különböző hullámformát láthatunk. A szinusz hullám az AC leggyakoribb típusa. A legtöbb otthonban és irodában a váltakozó áramú oszcilláló feszültség szinuszhullámot produkál.
Szinuszos hullám
Az AC egyéb formái közé tartozik a négyzet és a háromszög hullám. A négyzethullámokat gyakran használják a digitális és a kapcsolóelektronikában, és működésüket is tesztelik.
Szögletes hullám
A háromszög hullámai hasznosak a lineáris elektronika, például az erősítők teszteléséhez.
Háromszög hullám
Szinuszhullám leírása
Gyakran matematikai szempontból kell leírnunk egy AC hullámformát. Ebben a példában a közös szinusz hullámot fogjuk használni. A szinusz hullámnak három része van: frekvencia, amplitúdó és fázis.
Csak a feszültséget vizsgálva leírhatjuk a szinusz hullám matematikai egyenletét:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) a feszültségünk az idő függvényében, ami azt jelenti, hogy a feszültségünk az idő változásával változik.
A VP az amplitúdó. Ez leírja azt a maximális feszültséget, amelyet a szinusz hullámunk bármelyik irányba elérhet, azt jelenti, hogy feszültségünk lehet + VP volt, -VP volt.
A sin () függvény azt jelzi, hogy a feszültségünk periodikus szinuszhullám formájában lesz, ami 0V körüli sima oszcilláció.
A 2π egy állandó, amely a ciklusokból vagy a hercben mért frekvenciát szögfrekvenciává (radian / másodperc) konvertálja.
f jelzi a szinusz hullámának frekvenciáját. Ezt hertz vagy másodpercenkénti egység formájában adják meg.
t a függő változónk: idő (másodpercben mérve). Ahogy változik az idő, változik a hullámformánk is.
φ leírja a szinusz hullám fázisát. A fázis annak a mértéke, hogy mennyire elmozdult a hullámforma az idő függvényében. Gyakran 0 és 360 közötti számként adják meg, és fokokban mérik. A szinusz hullám periodikus jellege miatt, ha a hullámalak 360 ° -kal elmozdul, akkor ismét ugyanaz a hullámforma lesz, mintha 0 ° -kal eltolódna. Az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy a fázis 0 ° az oktatóanyag további részében.
Megbízható aljzatunkhoz fordulhatunk, ahol jó példát láthatunk az AC hullámalak működésére. Az Egyesült Államokban otthonaink áramellátása kb. 170 V nulla-csúcs (amplitúdó) és 60 Hz (frekvencia). Beilleszthetjük ezeket a számokat képletünkbe, hogy megkapjuk az egyenletet
V (t) = 170 bűn (2π60t)
Használhatjuk a praktikus grafikus számológépünket ennek az egyenletnek a grafikonjára. Ha nem áll rendelkezésre grafikus számológép, használhatunk egy ingyenes online grafikus programot, mint például a Desmos.
Alkalmazások
Az AC-ban szinte mindig otthoni és irodai aljzatokat használnak. Ennek oka, hogy az AC előállítása és szállítása nagy távolságokon és viszonylag egyszerű. Magas feszültségen, például 110 kV felett, kevesebb energia veszik el az elektromos erőátvitelben. A magasabb feszültségek kisebb áramokat jelentenek, az alacsonyabb áramok pedig az ellenállás miatt kevesebb hőt generálnak az elektromos vezetékben. A váltakozó áramú transzformátorok könnyen átalakíthatók nagyfeszültségről.
Az AC is képes elektromos motorok táplálása . A motorok és a generátorok pontosan ugyanazok az eszközök, de a motorok átalakulnak elektromos energia mechanikai energiává. Ez sok nagy készülékhez, például hűtőszekrényhez, mosogatógéphez és így tovább használható, amelyek váltakozó áramú hálózatról működnek.
Mi az egyenáram (DC)
Az egyenáram az elektromos töltés egyirányú áramlását jelenti. Olyan forrásokból állítják elő, mint elemek, tápegységek, napelemek, hőelemek vagy dinamók. Az egyenáram áramolhat egy vezetőben, például egy vezetékben, de áramolhat a szigetelőkön, félvezetőkön vagy vákuumon is, mint az elektron- vagy ionnyalábokban.
DC generálása
A DC számos módon előállítható
- A „kommutátornak” nevezett eszközzel előállított váltakozó áramú generátor egyenáramot képes előállítani
- „Egyenirányítónak” nevezett eszköz AC-DC átalakítása
- Az akkumulátorok egyenáramot biztosítanak, amely az akkumulátor belsejében zajló kémiai reakcióból származik
A víz-analógiánkat ismét felhasználva, a DC hasonló egy tartályhoz, amelynek végén tömlő van.
DC generálása
A tartály csak egyféleképpen tudja kiszorítani a vizet: a tömlőből. A DC-t termelő akkumulátorunkhoz hasonlóan, ha a tartály üres, a víz már nem folyik át a csöveken.
A DC leírása
A DC az áram „egyirányú” áramlása, és az áram csak egy irányban áramlik. A feszültség és az áram hosszú idő alatt változhat, ezért az áramlás iránya nem változik. A dolgok egyszerűsítése érdekében feltételezzük, hogy a feszültség állandó. Például egy akkumulátor 1,5 V-ot szolgáltat, amely matematikai egyenletben a következőképpen írható le:
V (t) = 1,5 V
Ha ezt idővel ábrázoljuk, akkor állandó feszültséget látunk
DC ábrája
A fenti grafikon azt jelenti, hogy a legtöbb egyenáramú forrásra számíthatunk, hogy állandó feszültséget biztosítsunk az idő múlásával. Valójában az akkumulátor lassan lemerül, ami azt jelenti, hogy az akkumulátor használatakor csökken a feszültség. A legtöbb célból feltételezhetjük, hogy a feszültség állandó.
Alkalmazások
Összes elektronikai projektek és a SparkFun-on eladó alkatrészek DC-vel futnak. A DC-re támaszkodik minden, ami lemerül az akkumulátorból, hálózati adapterrel csatlakozik a falhoz, vagy USB-kábelt használ. Példák a DC elektronikára:
- Mobiltelefonok
- Zseblámpák
- A LilyPad-alapú D&D Dice Gauntlet
- Síkképernyős tévék (váltóáramúvá alakított tévébe váltóáram)
- Hibrid és elektromos járművek
Így itt arról van szó, hogy mi a váltakozó áram, az egyenáram és annak alkalmazásai. Reméljük, hogy jobban megértette ezt a koncepciót. Ezenkívül bármilyen kétség merül fel e koncepcióval kapcsolatban, vagy bármilyen elektromos és elektronikus projektek , kérjük, adja meg értékes javaslatait az alábbi megjegyzés részben kommentálva. Itt van egy kérdés az Ön számára mi a különbség a váltakozó áram és az egyenáram között ?
Fotók:
- AC generálása insinyoer
- Szinuszos hullám imgur
- Háromszög hullám audiofanzine
- DC generálása szikrázó
