Mis vahe on vahelduvvoolu- ja alalisvoolul

Tänapäeva maailmas on elekter inimese hapniku kõrval kõige olulisem. Kui elekter leiutati, on aastate jooksul toimunud palju muudatusi. Tume planeet muutus valguste planeediks. Tegelikult muutis see elu igas olukorras nii lihtsaks. Kõik seadmed, tööstused, kontorid, majad, tehnoloogia ja arvutid töötavad elektriga. Siin saab energia olema kahes vormis, s.t. vahelduvvool (vahelduvvool) ja alalisvool (alalisvool) . Nende voolude ning vahelduvvoolu ja alalisvoolu erinevuste osas arutatakse üksikasjalikult, selle põhifunktsiooni ja kasutamist. Selle omadusi käsitletakse ka tabelveerus.

Vahe vahelduvvoolu ja alalisvoolu vahel

Elektri voogu saab teha kahel viisil, nagu vahelduvvool (vahelduvvool) ja alalisvool (alalisvool). Elektrienergiat saab määratleda elektronide vooluna kogu juhis, näiteks juhtmes. Peamine vahelduvvoolu- ja alalisvoolu erinevus seisneb peamiselt selles suunas, kuhu elektronid tarnivad. Alalisvoolus toimub elektronide voog ühes suunas ja vahelduvvoolus muudab elektronide voog oma suundi nagu edasi ja siis tagasi minna. Vahelduvvoolu ja alalisvoolu vahe sisaldab peamiselt järgmist

Vahe vahelduvvoolu ja alalisvoolu vahel

Vahelduvvool (vahelduvvool)

Vahelduvvool on defineeritud kui perioodiliselt suunda muutev laenguvool. Saadud tulemuseks on see, et pinge tase muutub koos vooluga ka vastupidiseks. Põhimõtteliselt kasutatakse vahelduvvoolu elektrienergia tarnimiseks tööstustele, majadele, büroohoonetele jne.

Vahelduvvoolu allikas

AC genereerimine

Vahelduvvoolu tootmiseks kasutatakse nn generaatorit. See on mõeldud vahelduvvoolu tootmiseks. Magnetvälja sees keerutatakse traadisilmus, millest induktsioonivool voolab mööda traati. Siin võib traadi pöörlemine tulla mis tahes viisil, st auruturbiinist, voolavast veest, tuuleturbiinist jne. Seda seetõttu, et traat pöörleb ja satub perioodiliselt erinevasse magnetpolaarsusse, vool ja pinge vahelduvad traadis.

Alternatiivvoolu genereerimine

Sellest tulenevalt võib genereeritud vool olla paljude lainekujudega, nagu siinus, ruut ja kolmnurk. Kuid enamasti eelistatakse siinuslainet, kuna seda on lihtne genereerida ja arvutusi saab teha hõlpsalt. Ülejäänud laine nõuab nende lisamiseks vastavateks lainekujudeks siiski täiendavat seadet või tuleb muuta seadme kuju ja arvutused on liiga keerulised. Siinuse lainekuju kirjeldust käsitletakse allpool.

Siinuslaine kirjeldamine

Üldiselt saab vahelduvvoolu lainekuju matemaatiliste terminite abil hõlpsasti mõista. Selle siinuslaine jaoks on vaja kolme asja, amplituudi, faasi ja sagedust.

Lihtsalt pinget vaadates võib siinuslainet kirjeldada nagu allpool toodud matemaatilist funktsiooni:

V (t) = V_PPatt (2πft + Ø)

V (t): See on aja pinge funktsioon. See tähendab, et aja muutudes muutub ka meie pinge. Ülaltoodud võrrandis kirjeldab võrdusmärgist parempoolne termin seda, kuidas pinge ajas muutub.

Asepresident: See on amplituud. See annab teada, kui suure pinge siinuslaine võiks jõuda mõlemas suunas, s.o -VP volti, + VP volti või kusagil vahepeal.

Sin () funktsioon väidab, et pinge on perioodilise siinuslaine kujul ja toimib 0V juures sujuva võnkena.

Siin on 2π konstantne. See teisendab sageduse tsüklitest hertsides nurksageduseks radiaanides sekundis.

Siin kirjeldab f siinuslaine sagedust. See on vormis ühikud sekundis või hertsid. Sagedus ütleb, mitu korda konkreetne lainekuju sekundi jooksul toimub.

Siin on t sõltuv muutuja. Seda mõõdetakse sekundites. Kui aeg varieerub, varieerub ka lainekuju.

Φ kirjeldab siinuslaine faasi. Faas on määratletud kui see, kuidas lainekuju nihutatakse aja suhtes. Seda mõõdetakse kraadides. Siinuslaine perioodilisus nihkub 360 °, see muutub 0 ° nihutamisel samaks lainekujuks.

Ülaltoodud valemi jaoks lisatakse reaalajas rakenduse väärtused, võttes Ameerika Ühendriikide võrdlusalusena

Keskmine ruut ruut (RMS) on veel üks väike mõiste, mis aitab arvutada elektrienergiat.

V (t) = 170 patt (2π60t)

Vahelduvvoolu rakendused

• Kodu- ja kontoripunktides kasutatakse vahelduvvoolu.
• Vahelduvvoolu toomine ja edastamine pikkade vahemaade jaoks on lihtne.
• Aastal kaotatakse vähem energiat elektriline jõuülekanne kõrgepinge (> 110kV) jaoks.
• Kõrgem pinge tähendab madalamat voolu ja madalama voolu korral tekib elektriliinis vähem soojust, mis on ilmselgelt tingitud madalast takistusest.
• Trafode abil saab vahelduvvoolu muundada kõrgepingest madalaks ja vastupidi.
• Vahelduvvoolu toide elektrimootorid .
• See on kasulik ka paljude suurte seadmete jaoks, nagu külmikud, nõudepesumasinad jne.
• Alalisvool

Alalisvool (DC) on elektrilaengukandjate, s.o elektronide liikumine ühesuunalises voos. Alalisvoolu korral varieerub voolu intensiivsus koos ajaga, kuid liikumissuund jääb kogu aeg samaks. Siin nimetatakse alalisvooluks pinget, mille polaarsus ei muutu kunagi.

DC-allikas

Alalisvooluahelas väljuvad elektronid miinus- või negatiivpooluselt ja liiguvad pluss- või positiivpooluse suunas. Mõned füüsikud määratlevad alalisvoolu selle liikumisel plussilt miinuseni.

DC-allikas

Üldiselt toodavad alalisvoolu põhiallikat patareid, elektrokeemilised ja fotogalvaanilised elemendid. Kuid AC on kõige eelistatum kogu maailmas. Selle stsenaariumi korral saab vahelduvvoolu muundada alalisvooluks. See juhtub mitmes etapis. Esialgu toiteallikas koosneb trafo, mis hiljem alaldi abil muundati alalisvooluks. See hoiab ära voolu voolu pöördumise ja alaldi väljundis olevate voolupulsatsioonide kõrvaldamiseks kasutatakse filtrit. See on nähtus, kuidas vahelduvvool muundatakse alalisvooluks

Näide aku laadimisest

Kuid kogu elektroonilise ja arvutiriistvara toimimiseks on neil vaja alalisvoolu. Suurem osa tahkis-seadmetest nõuab pingevahemikku 1,5–13,5 volti. Praegune nõudlus varieerub vastavalt kasutatavatele seadmetele. Näiteks vahemik elektroonilise käekella praktiliselt nullist kuni raadioside võimsusvõimendi üle 100 amprini. Seadmed, mis kasutavad suure võimsusega raadio- või ringhäälingusaatjat või televiisorit või CRT (katoodkiiretoru) kuvarit või vaakumtorusid, vajavad umbes 150 volti kuni mitu tuhat volti alalisvoolu.

Näide aku laadimisest

Peamine erinevus vahelduvvoolu ja alalisvoolu vahel on toodud järgmises võrdlusdiagrammis

Vahelduvvoolu (AC) peamised erinevused alalisvoolus (DC)

Peamised erinevused vahelduvvoolu ja alalisvoolu vahel hõlmavad järgmist.

• Voolu suund muutub normaalse ajaintervalli järel, kui selline vool on tuntud vahelduvvooluks või vahelduvvooluks, samas kui alalisvool on ühesuunaline, kuna see voolab ainult ühes suunas.
• Vahelduvvoolu laengukandjate voog voolab magnetväljas oleva mähise pöörlemisega, muidu pöörates magnetvälja liikumatu mähise sees. Alalisvoolus voolavad laengukandjad, hoides magnetismi stabiilsena koos juhtmega.
• Vahelduvvoolu sagedus on riigistandardi põhjal vahemikus 50 kuni 60 hertsit, samas kui alalisvoolu sagedus jääb alati nulliks.
• Vahelduvvoolu PF (võimsustegur) jääb vahemikku 0 kuni 1, samas kui alalisvoolu võimsustegur jääb alati üheks.
• Vahelduvvoolu saab genereerida generaatori abil, alalisvoolu aga aku, rakkude ja generaatori kaudu.
• Vahelduvvoolu koormus on induktiivne, muidu mahtuvuslik, samas kui alalisvoolu koormus on alati oma olemuselt takistuslik.
• Vahelduvvoolu graafilist kujutist saab teha erinevates ebaühtlastes lainekujudes, nagu perioodiline, kolmnurkne, siinus, ruut, saehammas jne, samas kui alalisvoolu on kujutatud sirgjoone kaudu.
• Vahelduvvoolu võib edastada pika vahemaa kaudu mõningate kadude kaudu, samas kui alalisvool edastab väikeste kadudega ülipikkadel vahemaadel.
• Vahelduvvoolu muundamine alalisvooluks võib toimuda alaldi abil, samas kui muundurit kasutatakse alalisvoolust vahelduvvooluks muundamiseks.
• Vahelduvvoolu genereerimine ja edastamine võib toimuda mõne alajaama abil, samas kui alalisvool kasutab rohkem alajaamu.
• Vahelduvvoolu rakenduste hulka kuuluvad tehased, majapidamised, tööstused jne. Alalisvoolu kasutatakse välkvalgustuses, elektroonikaseadmetes, galvaanilises plaadistamises, elektrolüüsis, hübriidsõidukites ja rootori välimähise lülitamisel.
• Alalisvool on vahelduvvooluga võrreldes väga ohtlik. Vahelduvvoolu korral on voolu suuruse voog tavalisel ajaintervallil kõrge ja madal, samas kui alalisvoolu korral on ka suurusjärk sama. Kui inimkeha on šokeeritud, siseneb vahelduvvool nii normaalse ajaintervalliga kui ka inimkehast välja, samal ajal kui alalisvool häirib inimkeha pidevalt.

Millised on vahelduvvoolu eelised alalisvoolu ees?

AC vahelduvvoolu peamised eelised hõlmavad järgmist.

• Vahelduvvool pole kallis ja tekitab voolu alalisvooluga võrreldes lihtsalt.
• Vahelduvvooluga suletud ruum on rohkem kui alalisvool.
• Vahelduvvoolu korral on võimsuse kadu ülekande ajal väiksem kui alalisvooluga.

Miks valitakse vahelduvpinge üle alalisvoolu pinge?

Peamised põhjused vahelduvpinge valimiseks üle alalispinge hõlmavad peamiselt järgmist.
Energiakadu vahelduvpinge edastamisel on alalisvoolupingega võrreldes väike. Kui trafo on teatud kaugusel, on paigaldamine väga lihtne. Vahelduvpinge eeliseks on pinge suurendamine ja vähendamine vastavalt vajadusele.

Vahelduv- ja alalisvoolu päritolu

Traadi lähedal asuv magnetväli võib põhjustada elektronide voolu läbi juhtme ühel viisil, kuna need tõrjuvad magneti negatiivsest osast ja tõmbuvad positiivse osa suunas. Nii saadi kindlaks patarei toide, mida tunnustati Thomas Edisoni teose kaudu. Vahelduvvoolugeneraatorid muutsid aeglaselt Edisoni alalisvoolu patareisüsteemi, kuna vahelduvvoolu tagamine on väga turvaline, et edastada energiat pikema vahemaa tagant, et tekitada rohkem energiat.

Teadlane, nimelt Nikola Tesla, on traadi kaudu magnetismi järkjärgulise rakendamise asemel kasutanud pöördmagnet. Kui magnet on ühes suunas kallutatud, voolavad elektronid positiivse suunas, kuid alati, kui magneti suund on pööratud, pööratakse ka elektrone.

Vahelduvvoolu ja alalisvoolu rakendused

Vahelduvvoolu kasutatakse energia jaotamisel ja see sisaldab palju eeliseid. Seda saab trafo abil hõlpsasti teisendada teisteks pingeteks, kuna trafod ei kasuta alalisvoolu.

Kõrgepinge korral on alati väiksem võimsus, kui jõu edastatakse. Näiteks 250 V toiteallikal on 1 Ω takistus ja 4 amprit. Kuna võimsus on vatt võrdne volti x ampriga, võib kandev võimsus olla 1000 vatti, samas kui võimsuse kadu on I2 x R = 16 vatti.

Vahelduvvoolu kasutatakse HV võimsuse edastamiseks.

Kui pingeliinil on 4 amprit võimsust, kuid sellel on 250 kV, siis 4 amprit, kuid võimsuskadu on sama, kuid kogu ülekandesüsteem kannab 1 MW ja 16 vatti on ligikaudu ebaoluline kaotus.

Alalisvoolu kasutatakse patareides, osades elektroonikaseadmetes ja elektriseadmetes ning päikesepaneelides.
Vahelduvvoolu, pinge, takistuse ja võimsuse valemid

Vahelduvvoolu, pinge, takistuse ja võimsuse valemeid käsitletakse allpool.

Vahelduvvool

Ühefaasiliste vahelduvvooluahelate valem on

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

Kolmefaasiliste vahelduvvooluahelate valem on

I = P / √3 * V * Cosθ

Vahelduvpinge

Ühefaasiliste vahelduvvooluahelate korral on vahelduvpinge

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

Kolmefaasiliste vahelduvvooluahelate korral on vahelduvpinge

Täheühenduse korral VL = √3 EPH, muidu VL = √3 VPH

Deltaühenduse jaoks VL = VPH

Vahelduvvoolu takistus

Induktiivse koormuse korral Z = √ (R2 + XL2)

Mahtuvusliku koormuse korral Z = √ (R2 + XC2)

Mõlemal juhul nagu mahtuvuslik ja induktiivne Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Vahelduvvoolu toide

Ühefaasiliste vahelduvvooluahelate korral P = V * I * Cosθ

Aktiivne võimsus kolmefaasiliste vahelduvvooluahelate jaoks

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Reaktiivvõimsus

Q = V I * Sinθ

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

Näiline jõud

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Kompleksne võimsus

S = V I

Induktiivse koormuse korral S = P + jQ

Mahtuvusliku koormuse korral S = P - jQ

Alalisvoolu, pinge, takistuse ja võimsuse valemid

Alalisvoolu, pinge, takistuse ja võimsuse valemeid käsitletakse allpool.

Alalisvool

Alalisvoolu võrrand on I = V / R = P / V = ​​√P / R

Alalisvoolu pinge

Alalisvoolu pinge võrrand on

V = I * R = P / I = √ (P x R)

Alalisvoolu takistus

Alalisvoolu takistuse võrrand on R = V / I = P / I2 = V2 / P

Alalisvoolu toide

Alalisvoolu võrrand on P = IV = I2R = V2 / R

Ülaltoodud vahelduv- ja alalisvooluvõrranditest, kus

Ülaltoodud võrranditest, kus

‘I’ on praegused mõõdud A-s (amprites)

‘V’ on pingemõõdud V-des (voltides)

“P” on võimsuse mõõtmine vattides (W)

‘R’ on takistusmõõdud oomis (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (võimsustegur)

‘Z’ on impedants

‘IPh’ on faasivool

‘IL’ on liinivool

‘VPh’ on faasipinge

‘VL’ on liinipinge

‘XL’ = 2πfL, on induktiivne reaktants, kus ’L’ on induktsioon Henry piires.

'XC' = 1 / 2πfC on mahtuvuslik reaktants, kus 'C' on Faradsi mahtuvus.

Miks me kasutame vahelduvvoolu oma kodus?

Meie kodudes kasutatakse praegust toiteallikat, kuna trafo abil saame vahelduvvoolu väga lihtsalt muuta. Kõrgepinge kogeb pika ülekandeliini või -kanalites äärmiselt väikest energiakadu ja pinget vähendatakse selleks, et kodus oleks trafo abil turvaline kasutada.

Võimsuse kadu traadis võib anda järgmiselt L = I2R

Kus

‘L’ on jõu kaotus

‘I’ on praegune

‘R’ on takistus.

Võimu ülekande saab anda seose sarnase kaudu P = V * I

Kus

‘P’ on jõud

‘V’ on pinge

Kui pinge suureneb, on voolutugevus väiksem. Niimoodi saame võimsuskadu vähendades edastada võrdset võimsust, kuna kõrge pinge tagab kõige suurepärase jõudluse. Nii et seetõttu kasutatakse alalisvoolu asemel kodudes alalisvoolu.

Kõrgepinge ülekandmine võib toimuda ka alalisvoolu kaudu, kuid kodudes turvaliseks kasutamiseks pinget pole lihtne vähendada. Praegu kasutatakse alalisvoolu pinge vähendamiseks täiustatud alalisvoolu muundureid.

Selles artiklis selgitatakse üksikasjalikult, mis on vahelduv- ja alalisvoolu erinevus. Loodan, et igast punktist saab vahelduvvoolu, alalisvoolu, lainekuju, võrrandit, vahelduvvoolu ja alalisvoolu erinevusi tabelveergudes koos nende omadustega selgelt aru. Ikka ei suuda mõista ühtegi artiklite teemat või viimaste elektriprojektide elluviimiseks , võite julgelt esitada küsimuse allpool olevas kommentaarikastis. Siin on teile küsimus, milline on vahelduvvoolu võimsustegur?

Foto autorid:

• Siinuslaine kosmoselaulud
• RMS siinuslaine doktrooniline
• Näide aku laadimisest Washington