Mi a különbség az AC és DC áramok között

A mai világban a villamos energia a legfontosabb az emberi oxigén mellett. A villamos energia feltalálásakor az évek során számos változás történt. A sötét bolygó fénybolygóvá vált. Valójában ez minden körülmények között olyan egyszerűvé tette az életet. Az összes eszköz, ipar, iroda, ház, technológia, számítógép áramot működtet. Itt az energia két formában lesz, azaz váltakozó áram (AC) és egyenáram (DC) . Ezeket az áramokat, valamint az AC és DC közötti különbséget részletesen megvitatjuk, annak alapvető funkcióját és felhasználását. Tulajdonságait táblázatos oszlopban is tárgyaljuk.

Különbség az AC és a DC között

A villamos energia áramlása kétféle módon történhet, például AC (váltakozó áram) és DC (egyenáram). A villamos energiát úgy definiálhatjuk, mint az elektronok áramát egy vezetőben, például egy vezetékben. Az AC és DC közötti fő különbség főleg abban az irányban rejlik, ahol az elektronok táplálkoznak. Egyenáramban az elektronok áramlása egyetlen irányban lesz, a váltakozó áramban pedig az elektronok áramlása megváltoztatja az irányukat, például előre, majd visszafelé halad. Az AC és DC közötti különbség főleg a következőket tartalmazza

Különbség az AC és a DC között

Váltakozó áram (AC)

A váltakozó áramot úgy definiáljuk, mint a töltés áramlását, amely időszakosan irányt vált. A kapott eredmény az lesz, hogy a feszültségszint is megfordul az árammal együtt. Alapvetően az AC-t áramellátásra használják az ipar, házak, irodaházak stb.

A váltakozó áram forrása

AC generálása

A váltakozó áramú áram generálása úgynevezett generátorral történik. Váltakozó áram előállítására tervezték. A mágneses tér belsejében huzal hurkot forgatnak, amelyből a vezeték mentén indukált áram folyik. Itt a huzal forgása bármilyen eszközből származhat, azaz gőzturbinából, áramló vízből, szélturbinából stb. Ennek oka, hogy a huzal periodikusan forog és különböző mágneses polaritásba kerül, az áram és a feszültség váltakozik a vezetékben.

Alternatív áram generálása

Ebből a generált áram sokféle hullámformájú lehet, például szinusz, négyzet és háromszög. De a legtöbb esetben a szinusz hullámot részesítik előnyben, mert könnyen generálható, és könnyedén elvégezhetők a számítások. A hullám többi részéhez azonban további eszközre van szükség, hogy azokat megfelelő hullámformákká alakítsák át, különben meg kell változtatni a berendezés alakját, és a számítások túl bonyolultak lesznek. A szinusz hullámalak leírását az alábbiakban tárgyaljuk.

Szinuszhullám leírása

Általában az AC hullámalakja könnyen megérthető matematikai kifejezések segítségével. Ehhez a szinuszhullámhoz a három dolog szükséges: amplitúdó, fázis és frekvencia.

Csak a feszültséget vizsgálva a szinusz hullám leírható, mint az alábbi matematikai függvény:

V (t) = V_PBűn (2πft + Ø)

V (t): Ez a feszültség időfüggvénye. Ez azt jelenti, hogy az idő változásával a feszültségünk is változik. A fenti egyenletben az egyenlőségjelnek megfelelő kifejezés leírja, hogyan változik a feszültség az idő múlásával.

Alelnök: Ez az amplitúdó. Ez meghatározza, hogy a szinuszhullám mennyire érheti el a feszültséget mindkét irányban, azaz -VP volt, + VP volt, vagy valahol a kettő között.

A sin () függvény azt állítja, hogy a feszültség periodikus szinuszhullám formájában lesz, és 0V-nál sima rezgésként fog működni.

Itt 2π állandó. Átalakítja a frekvenciát a hertzes ciklusokból a szögfrekvenciákba radiánban másodpercenként.

F leírja a szinusz hullám frekvenciáját. Ez másodpercenként mért egység vagy hertz formájában lesz. A frekvencia megmondja, hogy egy adott hullámforma hányszor fordul elő egy másodpercen belül.

Itt t egy függő változó. Ez másodpercekben mérhető. Ha változik az idő, akkor a hullámforma is változik.

A φ a szinusz hullám fázisát írja le. A fázist úgy definiáljuk, hogy a hullámforma hogyan változik az idő függvényében. Fokban mérik. A szinusz hullám periodikus jellege 360 ​​° -kal elmozdul, és 0 ° -kal eltolódva ugyanolyan hullámformává válik.

A fenti képlethez a valós idejű alkalmazásértékeket hozzáadjuk az Egyesült Államok referenciaként történő felhasználásával

A négyzetes középérték (RMS) egy másik kis fogalom, amely segít az elektromos teljesítmény kiszámításában.

V (t) = 170 bűn (2π60t)

Az AC alkalmazásai

• Otthoni és irodai konnektorok váltakozó áramúak.
• A váltakozó áramú áram előállítása és továbbítása nagy távolságokra egyszerű.
• Kevesebb energia veszik el elektromos erőátvitel nagyfeszültségekhez (> 110kV).
• A magasabb feszültségek alacsonyabb áramokat jelentenek, alacsonyabb áramok esetén pedig kevesebb hő keletkezik az elektromos vezetékben, ami nyilvánvalóan az alacsony ellenállásnak köszönhető.
• A váltóáramú transzformátorok segítségével könnyen átalakítható nagyfeszültségről alacsony feszültségre és fordítva.
• AC áram a elektromos motorok .
• Hasznos sok nagy készülékhez, például hűtőszekrényhez, mosogatógéphez stb.
• Egyenáram

Az egyenáram (DC) az elektromos töltéshordozók, azaz az elektronok egyirányú áramlásában történő mozgása. DC-ben az áram intenzitása az idővel változik, de a mozgás iránya állandó marad. Itt a DC-t olyan feszültségnek nevezzük, amelynek polaritása soha nem fordul meg.

DC forrás

Egy egyenáramú áramkörben az elektronok a mínusz vagy negatív pólusból kerülnek ki, és a plusz vagy a pozitív pólus felé mozognak. A fizikusok egy része meghatározza a DC-t, amikor az pluszról mínuszra halad.

DC forrás

Általában az egyenáram alapvető forrását akkumulátorok, elektrokémiai és fotovoltaikus elemek hozzák létre. De az AC a legelőnyösebb az egész világon. Ebben a forgatókönyvben az AC átalakítható DC-vé. Ez több lépésben fog megtörténni. Kezdetben a áramellátás áll transzformátor, amely később egy egyenirányító segítségével egyenárammá alakult. Megakadályozza, hogy az áram áramlása megforduljon, és szűrőt használnak az egyenirányító kimenetén az áram lüktetésének kiküszöbölésére. Ez az a jelenség, hogy az AC hogyan alakul DC-vé

Példa újratöltő akkumulátorra

Azonban minden elektronikus és számítógépes hardver működéséhez DC szükséges. A szilárdtest-berendezések nagy része 1,5 és 13,5 volt közötti feszültségtartományt igényel. A jelenlegi igények a használt eszközöktől függően változnak. Például az elektronikus karóra gyakorlatilag nullától a rádió kommunikációs erősítőnél több mint 100 amper tartományig terjed. A nagy teljesítményű rádió- vagy műsorszóró-adót vagy televíziót, vagy CRT (katódsugárcsöves) kijelzőt vagy vákuumcsöveket használó berendezéseknek körülbelül 150 és több ezer volt közötti egyenáram szükséges.

Példa újratöltő akkumulátorra

Az AC és DC közötti fő különbséget a következő összehasonlító táblázat tárgyalja

A váltakozó áram (AC) és az egyenáram (DC) fő különbségei

Az AC és DC fő különbségei a következők.

• Az áramlás iránya normál időintervallumban változik, akkor ez a fajta áram váltakozó áramú vagy váltakozó áramú, míg az egyenáram egyirányú, mert csak egyetlen irányban áramlik.
• A váltakozó áramú töltőhordozók áramlása a tekercsnek a mágneses mezőn belüli forgatásával fog áramlani, különben a mágneses mezőt egy mozgás nélküli tekercsben forgatja. DC-ben a töltéshordozók úgy fognak áramolni, hogy a mágnesességet a vezetékkel együtt stabilan tartják.
• Az AC frekvenciája az országos szabvány alapján 50 Hz és 60 Hz között mozog, míg a DC frekvencia mindig nulla marad.
• Az AC PF (teljesítménytényezője) 0 és 1 között van, míg a DC teljesítménytényező mindig egy marad.
• Az AC generálása generátorral történhet, míg a DC az akkumulátoron, cellákon és generátoron keresztül.
• Az AC terhelés ellenálló induktív, egyébként kapacitív, míg az egyenáramú terhelés mindig ellenálló.
• Az AC grafikus ábrázolása különböző egyenetlen hullámformákon végezhető el, például periodikus, háromszög alakú, szinuszos, négyzet alakú, fűrészfog stb., Míg a DC egyenest ábrázol.
• A váltóáram átvitele bizonyos veszteségeken keresztül nagy távolságon keresztül történhet, míg az egyenáramú eszköz kis veszteségekkel továbbít rendkívül nagy távolságokon.
• Az AC átalakítása DC-vé egyenirányítóval végezhető, míg az inverter DC-ről AC-re történő átalakításra használható.
• Az AC generálása és továbbítása néhány alállomás használatával történhet, míg a DC több alállomást használ.
• Az AC alkalmazásai közé tartoznak gyárak, háztartások, iparágak stb., Míg az egyenáramot villanófény-világításban, elektronikai berendezésekben, galvanizálásban, elektrolízisben, hibrid járművekben és a rotor terepi tekercselésének kapcsolásában használják.
• A DC nagyon veszélyes az AC-hez képest. AC-ban az áram nagyságának áramlása normál időintervallumban magas és alacsony, míg DC-ben a nagysága is megegyezik. Amint az emberi test sokkot kap, akkor az AC normál időintervallumon belül belép és kilép az emberi testből, miközben a DC folyamatosan zavarja az emberi testet.

Melyek az AC előnyei a DC-vel szemben?

Az AC fő előnyei a DC-hez képest a következők.

• A váltakozó áram nem drága, és az egyenárammal összehasonlítva könnyen előállítja az áramot.
• A váltakozó áram által zárt tér több, mint DC.
• AC-ban az áramveszteség kisebb, mint az átvitel, a DC-vel összehasonlítva.

Miért válasszuk az AC feszültséget az egyenfeszültség fölött?

Az egyenfeszültség fölötti váltakozó feszültség kiválasztásának fő okai elsősorban a következők.
A váltóáramú feszültség továbbítása során bekövetkező energiaveszteség alacsony az egyenfeszültséghez képest. Amikor a transzformátor bizonyos távolságra van, a telepítés nagyon egyszerű. Az AC feszültség előnye a feszültség fokozása és csökkentése a szükség szerint.

AC és DC eredetek

A huzalhoz közeli mágneses mező egyetlen módon okozhatja az elektronok áramlását a vezetéken keresztül, mivel a mágnes negatív részéből taszítják őket, és a pozitív rész irányába vonzzák őket. Ily módon létrejött az akkumulátorból származó energia, ezt felismerték Thomas Edison munkája révén. A váltakozó áramú generátorok lassan cserélték az Edison egyenáramú akkumulátor-rendszerét, mivel az AC nagyon biztonságos ahhoz, hogy hosszú távon továbbítsa az energiát, és így több energiát termeljen.

A tudós, nevezetesen Nikola Tesla rotációs mágnest alkalmazott a mágnesesség fokozatos bevezetése helyett. Miután a mágnes egyetlen irányba dőlt, akkor az elektronok a pozitív irányába áramlanak, azonban valahányszor a mágnes iránya megfordult, az elektronok is megfordulnak.

AC és DC alkalmazások

A váltakozó áramot az áramelosztásban használják, és számos előnnyel jár. Ezt könnyen átalakíthatjuk más feszültségekre egy transzformátor segítségével, mert a transzformátorok nem használnak egyenáramot.

Nagy feszültség esetén, amikor az áramot továbbítják, kevesebb veszteség lesz. Például egy 250 V-os tápegység 1 Ω ellenállást és 4 amperes teljesítményt hordoz. Mivel a teljesítmény, a watt egyenlő volt x amper, így a szállított teljesítmény 1000 watt lehet, míg az energiaveszteség I2 x R = 16 watt.

Az AC-t a HV-energia továbbítása használja.

Ha egy feszültségvezeték 4 amperes teljesítményt mutat, azonban 250 kV-os, akkor 4 amperes teljesítményt hordoz, de az energiaveszteség azonos, ugyanakkor az egész átviteli rendszer 1 MW és 16 wattot hordoz, ez megközelítőleg jelentéktelen veszteség.

Az egyenáramot akkumulátorokban, néhány elektronikus és elektromos eszközben, valamint napelemekben használják.
Az AC áram, feszültség, ellenállás és teljesítmény képletei

Az AC áram, feszültség, ellenállás és teljesítmény képleteit az alábbiakban tárgyaljuk.

AC áram

Az 1-fázisú váltakozó áramkörök képlete:

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

A háromfázisú váltakozó áramkörök képlete:

I = P / √3 * V * Cosθ

AC feszültség

1 fázisú váltakozó áramú áramköröknél az AC feszültség

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

Háromfázisú váltakozó áramú áramköröknél az AC feszültség

Csillagkapcsolathoz VL = √3 EPH, különben VL = √3 VPH

Delta kapcsolat esetén VL = VPH

AC ellenállás

Induktív terhelés esetén Z = √ (R2 + XL2)

Kapacitív terhelés esetén Z = √ (R2 + XC2)

Mindkét esetben, például kapacitív és induktív Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

AC tápellátás

1 fázisú váltakozó áramköröknél P = V * I * Cosθ

Aktív teljesítmény 3-fázisú váltakozó áramkörökhöz

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Reaktív erő

Q = V I * Sinθ

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

Látszólagos erő

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Komplex teljesítmény

S = V I

Induktív terhelés esetén S = P + jQ

Kapacitív terhelés esetén S = P - jQ

Az egyenáram, a feszültség, az ellenállás és a teljesítmény képletei

Az egyenáram, feszültség, ellenállás és teljesítmény képleteit az alábbiakban tárgyaljuk.

DC áram

Az egyenáram egyenlete I = V / R = P / V = ​​√P / R

DC feszültség

Az egyenfeszültség egyenlete

V = I * R = P / I = √ (P x R)

DC ellenállás

Az egyenáramú ellenállás egyenlete R = V / I = P / I2 = V2 / P

DC táp

A DC teljesítményegyenlet az P = IV = I2R = V2/R

A fenti AC és DC egyenletekből, ahol

A fenti egyenletekből, ahol

Az „I” a jelenlegi mérőszámok A-ban (Amperes)

„V” a feszültség mértéke V-ban (volt)

„P”: Teljesítmény mértéke wattban (W)

’R’ az ellenállás mértéke Ohm-ban (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (teljesítménytényező)

A „Z” impedancia

Az „IPh” a fázisáram

Az ’IL’ a vonaláram

A „VPh” a fázisfeszültség

A „VL” a hálózati feszültség

’XL’ = 2πfL, egy induktív reaktancia, ahol az ’L’ egy induktivitás Henry-n belül.

„XC” = 1 / 2πfC, a kapacitív reaktancia, ahol „C” a Faradson belüli kapacitás.

Miért használjuk az AC-t otthonunkban?

Az otthonainkban használt áramellátás váltakozó áramú, mivel mivel a váltóáramot nagyon egyszerűen megváltoztathatjuk a transzformátor segítségével. A nagyfeszültség rendkívül alacsony energiaveszteséget tapasztal a hosszú átviteli vonalban vagy csatornákban, és a feszültség csökken, hogy otthon biztonságosan felhasználható legyen a lépcsőzetes transzformátor segítségével.

A vezetéken belüli áramveszteség a következőképpen adható meg L = I2R

Hol

Az „L” a hatalom elvesztése

Az ’én’ az áram

’R’ az ellenállás.

A hatalom átadása a hasonló kapcsolaton keresztül adható meg P = V * I

Hol

’P’ az erő

’V’ a feszültség

Ha a feszültség megnő, akkor az áram kisebb lesz. Így egyenlő teljesítményt tudunk továbbítani az energiaveszteség csökkentésével, mert a magas feszültség biztosítja a legkiválóbb teljesítményt. Tehát emiatt az AC-t otthonokban használják a DC helyett.

A nagyfeszültség átvitele DC-n keresztül is történhet, azonban nem könnyű csökkenteni a feszültséget a biztonságos otthoni felhasználáshoz. Jelenleg fejlett DC konvertereket alkalmaznak az egyenfeszültség csökkentésére.

Ebben a cikkben részletesen bemutatjuk, mi a különbség a váltóáram és az egyenáram között. Remélem, hogy minden pontot világosan megértenek a váltakozó áram, az egyenáram, a hullámalakok, az egyenlet, az AC és DC különbségei táblázatos oszlopokban, valamint azok tulajdonságai. Még mindig nem képes megérteni a cikkek egyik témáját sem a legújabb elektromos projektek megvalósításához , nyugodtan tegyen fel egy kérdést az alábbi megjegyzés rovatban. Itt egy kérdés az Ön számára, mi a váltakozó áram teljesítménytényezője?

Fotók:

• Szinusz hullámforma dalok a kozmoszból
• RMS szinusz hullámforma doktronikus
• Példa újratöltő akkumulátorra Washington