Aký je rozdiel medzi prúdmi AC a DC

V dnešnom svete je elektrina najdôležitejšia vedľa kyslíka v ľudskom tele. Keď bola elektrina vynájdená, za tie roky došlo k mnohým zmenám. Temná planéta sa zmenila na planétu svetiel. V skutočnosti to uľahčilo život za každých okolností. Všetky zariadenia, priemyselné odvetvia, kancelárie, domy, technológie, počítače pracujú na elektrinu. Tu bude energia v dvoch formách, t.j. striedavý prúd (AC) a jednosmerný prúd (DC) . Pokiaľ ide o tieto prúdy a rozdiel medzi striedavým a jednosmerným prúdom, bude podrobne popísaná ich základná funkcia a použitie. Jeho vlastnosti sú tiež diskutované v tabuľkovom stĺpci.

Rozdiel medzi AC a DC

Tok elektrickej energie je možné vykonať dvoma spôsobmi, ako je striedavý prúd (striedavý prúd) a jednosmerný prúd (jednosmerný prúd). Elektrinu možno definovať ako tok elektrónov celým vodičom, napríklad drôtom. Hlavná nerovnosť medzi AC a DC spočíva hlavne v smere, v ktorom sa dodávajú elektróny. V jednosmernom prúde bude tok elektrónov v jednom smere a v striedavom prúde bude tok elektrónov meniť svoje smery ako dopredu a potom dozadu. Rozdiel medzi AC a DC zahŕňa hlavne nasledujúce

Rozdiel medzi AC a DC

Striedavý prúd (AC)

Striedavý prúd je definovaný ako tok náboja, ktorý pravidelne mení smer. Získaným výsledkom bude, že tiež dôjde k obráteniu úrovne napätia spolu s prúdom. V zásade sa striedavý prúd používa na dodávku energie do priemyselných domov, domov, kancelárskych budov atď.

Zdroj striedavého prúdu

Generácia striedavého prúdu

AC sa vyrába použitím tzv. Alternátora. Je navrhnutý na výrobu striedavého prúdu. Vo vnútri magnetického poľa sa točí slučka drôtu, z ktorej bude pozdĺž drôtu tiecť indukovaný prúd. Tu môže rotácia drôtu pochádzať z akýchkoľvek prostriedkov, to znamená z parnej turbíny, tečúcej vody, veternej turbíny atď. Je to preto, že drôt sa pravidelne točí a vstupuje do inej magnetickej polarity, prúd a napätie sa v ňom striedajú.

Generovanie alternatívneho prúdu

Z tohto môže byť generovaný prúd z mnohých kriviek, ako je sínus, štvorec a trojuholník. Ale vo väčšine prípadov je preferovaná sínusová vlna, pretože sa dá ľahko generovať a výpočty sa dajú robiť ľahko. Zvyšok vlny však vyžaduje ďalšie zariadenie na ich prevod na príslušné tvary vĺn, alebo je potrebné zmeniť tvar zariadenia a výpočty budú príliš náročné. Opis priebehu Sine je uvedený nižšie.

Popis sínusoidy

Všeobecne možno krivku striedavého prúdu ľahko pochopiť pomocou matematických výrazov. Pre túto sínusovú vlnu sú potrebné tri veci: amplitúda, fáza a frekvencia.

Pri pohľade na iba napätie možno sínusovú vlnu opísať ako matematická funkcia uvedená nižšie:

V (t) = V_PSin (2πft + Ø)

V (t): Je to funkcia času a napätia. To znamená, že s časom sa mení aj naše napätie. Vo vyššie uvedenej rovnici pojem, ktorý je pravý od znamienka rovnosti, popisuje, ako sa napätie mení v priebehu času.

VP: Je to amplitúda. Toto udáva, ako maximálne napätie mohla sínusová vlna dosiahnuť v obidvoch smeroch, t. J. -VP volty, + VP volty alebo niekde medzi nimi.

Funkcia sin () uvádza, že napätie bude vo forme periodickej sínusovej vlny a bude pôsobiť ako plynulá oscilácia pri 0V.

Tu 2π je konštantná. Konvertuje frekvenciu z cyklov v hertzoch na uhlovú frekvenciu v radiánoch za sekundu.

Tu f popisuje frekvenciu sínusových vĺn. Bude to vo forme jednotiek za sekundu alebo Hz. Frekvencia udáva, koľkokrát sa konkrétny tvar vlny vyskytne v priebehu jednej sekundy.

Tu je t závislá premenná. Meria sa v sekundách. Keď sa čas mení, líši sa aj priebeh.

Hodnota φ popisuje fázu sínusovej vlny. Fáza je definovaná ako to, ako sa krivka posúva s ohľadom na čas. Meria sa v stupňoch. Periodická povaha sínusoidy sa posúva o 360 ° a pri posune o 0 ° sa stáva rovnakým tvarom vlny.

Pre vyššie uvedený vzorec sú hodnoty aplikácie v reálnom čase pridané tak, že sa ako referencia berú Spojené štáty

Root mean square (RMS) je ďalší malý koncept, ktorý pomáha pri výpočte elektrickej energie.

V (t) = 170 sín (2π60t)

Aplikácie AC

• Domáce a kancelárske zásuvky sa používajú so striedavým prúdom.
• Výroba a prenos striedavého prúdu na veľké vzdialenosti je ľahký.
• Stratí sa menej energie prenos elektrickej energie pre vysoké napätie (> 110 kV).
• Vyššie napätia znamenajú nižšie prúdy a pre nižšie prúdy sa v elektrickom vedení vytvára menej tepla, čo je zjavne spôsobené nízkym odporom.
• AC sa dá ľahko transformovať z vysokého napätia na nízke napätie a naopak pomocou transformátorov.
• Sieťové napájanie elektromotory .
• Je tiež užitočný pre mnoho veľkých spotrebičov, ako sú chladničky, umývačky riadu atď.
• Priamy prúd

Jednosmerný prúd (DC) je pohyb nosičov elektrického náboja, teda elektrónov v jednosmernom toku. V DC sa intenzita prúdu bude meniť spolu s časom, ale smer pohybu zostáva stále rovnaký. Tu sa DC označuje ako napätie, ktorého polarita sa nikdy neobráti.

DC zdroj

V jednosmernom obvode elektróny vychádzajú z mínusového alebo záporného pólu a pohybujú sa smerom k plusovému alebo kladnému pólu. Niektorí fyzici definujú DC pri jeho prechode z plus do mínus.

DC zdroj

Základný zdroj jednosmerného prúdu spravidla vytvárajú batérie, elektrochemické a fotovoltaické články. Ale AC je najpreferovanejší na celom svete. V tomto scenári môže byť AC prevedený na DC. Stane sa to vo viacerých krokoch. Spočiatku napájací zdroj sa skladá z transformátor, ktorý sa neskôr pomocou usmerňovača premenil na DC. Zabraňuje spätnému toku prúdu a na elimináciu prúdových pulzácií na výstupe usmerňovača sa používa filter. Jedná sa o jav, ako sa AC prevádza na DC

Príklad dobíjacej batérie

Na fungovanie všetkého elektronického a počítačového hardvéru je však potrebný jednosmerný prúd. Väčšina polovodičových zariadení vyžaduje rozsah napätia od 1,5 do 13,5 voltov. Súčasné požiadavky sa líšia v závislosti od použitých zariadení. Napríklad rozsah od prakticky nuly pre elektronické náramkové hodinky po viac ako 100 ampérov pre rádiový komunikačný výkonový zosilňovač. Vybavenie, ktoré využíva vysokovýkonný rozhlasový alebo rozhlasový vysielač alebo televízor alebo displej CRT (katódové trubice) alebo elektrónky, vyžaduje jednosmerný prúd od 150 voltov do niekoľko tisíc voltov.

Príklad dobíjacej batérie

Hlavný rozdiel medzi striedavým prúdom a jednosmerným prúdom je uvedený v nasledujúcej porovnávacej tabuľke

Kľúčové rozdiely striedavého prúdu (AC) vs jednosmerného prúdu (DC)

Kľúčové rozdiely medzi striedavým prúdom a jednosmerným prúdom zahŕňajú nasledujúce.

• Smer toku prúdu sa zmení v normálnom časovom intervale, potom je tento druh prúdu známy ako striedavý alebo striedavý prúd, zatiaľ čo jednosmerný prúd je jednosmerný, pretože preteká iba jedným smerom.
• Tok nosičov náboja v AC bude prúdiť otáčaním cievky v magnetickom poli, inak otáčaním magnetického poľa v nepohyblivej cievke. V DC budú nosiče náboja prúdiť udržiavaním magnetizmu stabilného spolu s drôtom.
• Frekvencia striedavého prúdu sa pohybuje od 50 Hz do 60 Hz podľa normy krajiny, zatiaľ čo frekvencia jednosmerného prúdu zostáva vždy nulová.
• PF (účinník) striedavého prúdu leží medzi 0 až 1, zatiaľ čo jednosmerný účinník zostáva vždy jeden.
• Generovanie striedavého prúdu je možné pomocou alternátora, zatiaľ čo jednosmerný prúd je možné generovať prostredníctvom batérie, článkov a generátora.
• Striedavé zaťaženie je odporové indukčné, inak kapacitné, zatiaľ čo jednosmerné zaťaženie je odporové vždy v prírode.
• Grafické znázornenie striedavého prúdu je možné vykonať v rôznych nerovnomerných tvaroch vĺn, ako sú periodické, trojuholníkové, sínusové, štvorcové, pílkové zuby atď., Zatiaľ čo DC je znázornené priamkou.
• Prenos striedavého prúdu je možné vykonať na veľkú vzdialenosť cez určité straty, zatiaľ čo DC sa prenáša s miernymi stratami na extrémne veľké vzdialenosti.
• Konverziu striedavého prúdu na striedavý prúd je možné vykonať pomocou usmerňovača, zatiaľ čo invertor sa používa na prevod z jednosmerného prúdu na striedavý prúd.
• Generovanie a prenos AC je možné vykonať pomocou niekoľkých rozvodní, zatiaľ čo DC používa viac rozvodní.
• Medzi aplikácie na striedavý prúd patria továrne, domácnosti, priemysel atď., Zatiaľ čo jednosmerný prúd sa používa na bleskové osvetlenie, elektronické zariadenia, galvanické pokovovanie, elektrolýzu, hybridné vozidlá a prepínanie vinutia poľa v rotore.
• DC je v porovnaní s AC veľmi nebezpečný. V AC je tok veľkosti prúdu v normálnom časovom intervale vysoký a nízky, zatiaľ čo v DC bude veľkosť tiež rovnaká. Akonáhle je ľudské telo šokované, potom AC vstúpi do a odíde z ľudského tela v normálnom časovom intervale, zatiaľ čo DC bude neustále znepokojovať ľudské telo.

Aké sú výhody striedavého prúdu oproti jednosmernému?

Medzi hlavné výhody AC v porovnaní s DC patria nasledujúce.

• Striedavý prúd nie je drahý a generuje prúd ľahko v porovnaní s jednosmerným prúdom.
• Priestor uzavretý striedavým prúdom je viac ako DC.
• V prípade striedavého prúdu je strata energie pri prenose menšia v porovnaní s jednosmerným prúdom.

Prečo sa volí striedavé napätie pred jednosmerným?

Medzi hlavné dôvody výberu striedavého napätia nad jednosmerným patrí hlavne nasledovné.
Strata energie pri prenose striedavého napätia je v porovnaní s jednosmerným napätím nízka. Kedykoľvek je transformátor v určitej vzdialenosti, je jeho inštalácia veľmi jednoduchá. Výhodou striedavého napätia je zvyšovanie a znižovanie napätia podľa potreby.

AC & DC Origins

Magnetické pole v blízkosti drôtu môže spôsobiť tok elektrónov jediným spôsobom drôtom, pretože sú odpudzované od negatívnej časti magnetu a priťahované v smere pozitívnej časti. Týmto spôsobom sa stanovila energia z batérie, ktorá bola rozpoznaná prácou Thomasa Edisona. Generátory striedavého prúdu pomaly menili systém jednosmerných batérií spoločnosti Edison, pretože striedavý prúd je veľmi zabezpečený na prenos energie na veľké vzdialenosti a na generovanie väčšieho množstva energie.

Vedec, konkrétne Nikola Tesla, použil rotačný magnet namiesto postupného nanášania magnetizmu cez drôt. Akonáhle sa magnet naklonil v jednom smere, potom elektróny budú prúdiť v smere kladného čísla, avšak kedykoľvek sa otočí smer magnetu, budú sa otáčať aj elektróny.

Aplikácie AC a DC

Na distribúciu energie sa používa striedavý prúd, ktorý má veľa výhod. Toto je možné ľahko transformovať na iné napätie pomocou transformátora, pretože transformátory nepoužívajú jednosmerný prúd.

Pri vysokom napätí dôjde kedykoľvek k prenosu energie k menším stratám. Napríklad zdroj 250 V prenáša odpor 1 Ω a výkon 4 ampéry. Pretože výkon, watt sa rovná voltom x zosilňovač, takže prenášaný výkon môže byť 1 000 wattov, zatiaľ čo strata výkonu je I2 x R = 16 wattov.

Na prenos VN energie sa používa striedavý prúd.

Ak napäťové vedenie prenáša výkon 4 A, má však 250 kV, potom prenáša výkon 4 A, ale strata výkonu je rovnaká, avšak celý prenosový systém prenáša výkon 1 MW a 16 W, čo je približne zanedbateľná strata.

Jednosmerný prúd sa používa v batériách, niektorých elektronických a elektrických zariadeniach a solárnych paneloch.
Vzorce pre striedavý prúd, napätie, odpor a výkon

Ďalej sú uvedené vzorce pre striedavý prúd, napätie, odpor a výkon.

AC prúd

Vzorec pre 1-fázové striedavé obvody je

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

Vzorec pre trojfázové striedavé obvody je

I = P / √3 * V * Cosθ

AC napätie

Pre 1-fázové striedavé obvody je striedavé napätie

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

Pre trojfázové striedavé obvody je striedavé napätie

Pre hviezdicové spojenie je VL = √3 EPH, inak VL = √3 VPH

Pre delta pripojenie, VL = VPH

Odpor AC

V prípade indukčnej záťaže, Z = √ (R2 + XL2)

V prípade kapacitného zaťaženia Z = √ (R2 + XC2)

V obidvoch prípadoch ako kapacitné a indukčné Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Sieťové napájanie

Pre jednofázové striedavé obvody je P = V * I * Cosθ

Činný výkon pre trojfázové striedavé obvody

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Jalový výkon

Q = V I * Sinθ

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

Zdanlivá sila

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Komplexná sila

S = V I

Pre indukčné zaťaženie S = P + jQ

Pre kapacitné zaťaženie S = P - jQ

Vzorce pre jednosmerný prúd, napätie, odpor a výkon

Ďalej sú uvedené vzorce pre jednosmerný prúd, napätie, odpor a výkon.

DC prúd

Rovnica jednosmerného prúdu je I = V / R = P / V = ​​√P / R

DC napätie

Rovnica jednosmerného napätia je

V = I * R = P / I = √ (P x R)

Odpor DC

Rovnica odporu dc je R = V / I = P / I2 = V2 / P

DC napájanie

Rovnica jednosmerného výkonu je P = IV = I2R = V2 / R

Z vyššie uvedených rovníc AC a DC, kde

Z vyššie uvedených rovníc, kde

„I“ je súčasné opatrenie v A (Ampére)

„V“ je miera napätia vo V (voltoch)

„P“ je miera výkonu vo wattoch (W)

„R“ je hodnota odporu v ohmoch (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (účinník)

„Z“ je impedancia

„IPh“ je fázový prúd

„IL“ je prúdový prúd

„VPh“ je fázové napätie

„VL“ je sieťové napätie

„XL“ = 2πfL, je indukčná reaktancia, kde „L“ je indukčnosť v rámci Henryho.

„XC“ = 1 / 2πfC, je kapacitná reaktancia, kde „C“ je kapacita vo Faradoch.

Prečo používame AC v našich domovoch?

Prúd napájaný v našich domácnostiach je striedavý prúd, pretože pomocou transformátora môžeme veľmi jednoducho meniť striedavý prúd. Pri vysokom napätí dochádza k extrémne nízkym stratám energie v linke alebo kanáloch dlhého prenosu a napätie sa znižuje, aby sa bezpečne využívalo doma pomocou redukčného transformátora.

Stratu výkonu v drôte možno určiť ako L = I2R

Kde

„L“ je strata energie

„Ja“ je prúd

„R“ je odpor.

Prenos energie je možné dosiahnuť pomocou vzťahu ako P = V * I

Kde

„P“ je sila

„V“ je napätie

Akonáhle sa napätie zvýši, potom bude prúd menší. Takto môžeme prenášať rovnaký výkon znižovaním strát energie, pretože vysoké napätie poskytuje najlepší výkon. Z tohto dôvodu sa teda AC používa v domácnostiach namiesto DC.

Prenos vysokého napätia je možné vykonať aj jednosmerným prúdom, avšak nie je ľahké znížiť napätie na bezpečné použitie v domácnostiach. V súčasnosti sa na znižovanie jednosmerného napätia používajú pokrokové konvertory DC.

V tomto článku je podrobne vysvetlený rozdiel medzi prúdmi AC a DC. Dúfam, že každý bod jasne rozumie striedavému prúdu, jednosmernému prúdu, krivkám, rovnici, rozdielom AC a DC v tabuľkových stĺpcoch spolu s ich vlastnosťami. Stále nedokážem porozumieť žiadnej z tém v článkoch alebo realizovať najnovšie elektrické projekty , môžete položiť otázku do poľa pre komentár nižšie. Tu je otázka, aký je výkonový faktor striedavého prúdu?

Fotografické úvery:

• Sínusový priebeh songsofthecosmos
• RMS sínusový priebeh doktrický
• Príklad dobíjacej batérie Washington