Jaka jest różnica między prądem przemiennym a stałym

Jaka jest różnica między prądem przemiennym a stałym

W dzisiejszym świecie, obok tlenu w człowieku, najważniejsza jest energia elektryczna. Kiedy wynaleziono elektryczność, na przestrzeni lat zaszło wiele zmian. Ciemna planeta zmieniła się w planetę świateł. W rzeczywistości czyniło życie tak prostym w każdych okolicznościach. Wszystkie urządzenia, branże, biura, domy, technologie, komputery zasilane są prądem. Tutaj energia będzie w dwóch formach, tj. prąd przemienny (AC) i prąd stały (DC) . Jeśli chodzi o te prądy i różnicę między AC a DC, zostaną szczegółowo omówione jego podstawowe funkcje i zastosowania. Jego właściwości są również omówione w kolumnie tabelarycznej.



Różnica między AC i DC

Przepływ energii elektrycznej może odbywać się na dwa sposoby, jak AC (prąd przemienny) i DC (prąd stały). Energię elektryczną można zdefiniować jako przepływ elektronów w przewodniku, takim jak drut. Główna dysproporcja między AC i DC dotyczy głównie kierunku, w którym dostarczają elektrony. W prądzie stałym przepływ elektronów będzie odbywał się w jednym kierunku, aw prądzie przemiennym przepływ elektronów będzie zmieniał swoje kierunki, na przykład do przodu, a następnie do tyłu. Różnica między AC i DC obejmuje głównie następujące elementy


Różnica między AC i DC

Różnica między AC i DC





Prąd przemienny (AC)

Prąd przemienny definiuje się jako przepływ ładunku, który okresowo zmienia kierunek. Uzyskany wynik będzie, poziom napięcia również odwraca się wraz z prądem. Zasadniczo AC służy do dostarczania energii do przemysłu, domów, budynków biurowych itp.

Źródło prądu przemiennego

Źródło prądu przemiennego



Generacja AC

AC jest wytwarzany za pomocą tzw. Alternatora. Przeznaczony jest do wytwarzania prądu przemiennego. Wewnątrz pola magnetycznego wiruje się pętla drutu, z której wzdłuż drutu będzie płynął prąd indukowany. Tutaj obrót drutu może pochodzić z dowolnego źródła, tj. Z turbiny parowej, przepływającej wody, turbiny wiatrowej i tak dalej. Dzieje się tak, ponieważ drut wiruje okresowo i wchodzi w różną polaryzację magnetyczną, a prąd i napięcie zmieniają się w przewodzie.

Generowanie prądu alternatywnego

Generowanie prądu alternatywnego

Na tej podstawie generowany prąd może mieć wiele przebiegów, takich jak sinus, kwadrat i trójkąt. Jednak w większości przypadków fala sinusoidalna jest preferowana, ponieważ jest łatwa do wygenerowania, a obliczenia można wykonać z łatwością. Jednak pozostała część fali wymaga dodatkowego urządzenia do konwersji ich na odpowiednie przebiegi lub też trzeba zmienić kształt urządzenia i obliczenia będą zbyt trudne. Opis przebiegu sinusoidalnego omówiono poniżej.

Opisywanie fali sinusoidalnej

Generalnie przebieg prądu przemiennego można łatwo zrozumieć za pomocą terminów matematycznych. W przypadku tej fali sinusoidalnej wymagane są trzy rzeczy: amplituda, faza i częstotliwość.


Patrząc tylko na napięcie, falę sinusoidalną można opisać w następujący sposób:

V (t) = VP.Grzech (2πft + Ø)

V (t): Jest to funkcja czasu i napięcia. Oznacza to, że wraz ze zmianą czasu zmienia się również nasze napięcie. W powyższym równaniu termin znajdujący się na prawo od znaku równości opisuje, jak zmienia się napięcie w czasie.

Wiceprezes: To jest amplituda. Określa maksymalne napięcie, jakie może osiągnąć fala sinusoidalna w dowolnym kierunku, tj. -VP wolty, + VP wolty lub gdzieś pomiędzy.

Funkcja sin () stwierdza, że ​​napięcie będzie miało postać okresowej fali sinusoidalnej i będzie działało jako płynna oscylacja przy 0V.

Tutaj 2π jest stałe. Konwertuje częstotliwość z cykli w hercach na częstotliwość kątową w radianach na sekundę.

Tutaj f opisuje częstotliwość fali sinusoidalnej. Będzie to miało postać jednostek na sekundę lub herców. Częstotliwość mówi, ile razy dany przebieg występuje w ciągu jednej sekundy.

Tutaj t jest zmienną zależną. Jest mierzony w sekundach. Kiedy zmienia się czas, zmienia się również przebieg.

Φ opisuje fazę fali sinusoidalnej. Faza jest definiowana jako przesunięcie przebiegu w czasie. Jest mierzony w stopniach. Ze względu na okresowy charakter przebiegu sinusoidalnego o 360 °, po przesunięciu o 0 ° staje się tym samym przebiegiem.

W przypadku powyższego wzoru wartości aplikacji w czasie rzeczywistym są dodawane, biorąc jako odniesienie Stany Zjednoczone

Średnia kwadratowa (RMS) to kolejna mała koncepcja, która pomaga w obliczaniu mocy elektrycznej.

V (t) = 170 Sin (2π60t)

Zastosowania AC

  • Gniazdka domowe i biurowe są używane AC.
  • Generowanie i przesyłanie prądu przemiennego na duże odległości jest łatwe.
  • Mniej energii jest tracone przesył energii elektrycznej dla wysokich napięć (> 110kV).
  • Wyższe napięcia oznaczają niższe prądy, a dla niższych prądów mniej ciepła jest wytwarzane w linii energetycznej, co jest oczywiście spowodowane niską rezystancją.
  • AC można łatwo przekształcić z wysokiego napięcia na niskie i odwrotnie za pomocą transformatorów.
  • Zasilanie sieciowe silniki elektryczne .
  • Przydaje się również do wielu dużych urządzeń, takich jak lodówki, zmywarki itp.
  • Prąd stały

Prąd stały (DC) to ruch nośników ładunku elektrycznego, czyli elektronów w przepływie jednokierunkowym. W DC natężenie prądu zmienia się wraz z upływem czasu, ale kierunek ruchu pozostaje niezmieniony przez cały czas. Tutaj DC jest określane jako napięcie, którego polaryzacja nigdy się nie zmienia.

Źródło DC

W obwodzie prądu stałego elektrony wychodzą z bieguna ujemnego lub ujemnego i poruszają się w kierunku bieguna dodatniego lub dodatniego. Niektórzy fizycy określają, że DC przemieszcza się od plusa do minus.

Źródło DC

Źródło DC

Generalnie podstawowym źródłem prądu stałego są baterie, ogniwa elektrochemiczne i fotowoltaiczne. Ale AC jest najbardziej preferowany na całym świecie. W tym scenariuszu prąd przemienny można przekształcić w prąd stały. Nastąpi to w kilku etapach. Początkowo zasilacz składa się z transformator, który później przekształcił się w prąd stały za pomocą prostownika. Zapobiega odwróceniu przepływu prądu, a filtr służy do eliminacji pulsacji prądu na wyjściu prostownika. Jest to zjawisko przekształcania prądu przemiennego w prąd stały

Przykład ładowania baterii

Jednak, aby cały sprzęt elektroniczny i komputerowy mógł działać, potrzebuje prądu stałego. Większość urządzeń półprzewodnikowych wymaga napięcia w zakresie od 1,5 do 13,5 V. Aktualne wymagania różnią się w zależności od używanych urządzeń. Na przykład zakres od praktycznie zera dla elektronicznego zegarka na rękę do ponad 100 amperów dla wzmacniacza mocy komunikacji radiowej. Sprzęt wykorzystujący nadajnik radiowy lub nadawczy o dużej mocy lub telewizor lub wyświetlacz CRT (kineskopowy) lub lampy próżniowe wymaga od około 150 woltów do kilku tysięcy woltów prądu stałego.

Przykład ładowania baterii

Przykład ładowania baterii

Główną różnicę między AC i DC omówiono na poniższej tabeli porównawczej

S NieParametryPrąd przemiennyPrąd stały

1

Ilość energii, którą można przenieśćPrzenoszenie na większe odległości w mieście jest bezpieczne i zapewni większą moc.Praktycznie napięcie prądu stałego nie może przemieszczać się zbyt daleko, dopóki nie zacznie tracić energii.

dwa

Przyczyna kierunku przepływu elektronówJest oznaczony jako obracający się magnes wzdłuż drutu.Nazywa się to stałym magnetyzmem wzdłuż drutu

3

CzęstotliwośćCzęstotliwość prądu przemiennego będzie wynosić 50 Hz lub 60 Hz w zależności od kraju.Częstotliwość prądu stałego będzie wynosić zero.

4

KierunekZmienia kierunek podczas płynięcia po obwodzie.W obwodzie płynie tylko w jednym kierunku.

5

obecnyJest to prąd o wielkości zmieniającej się w czasieJest to prąd o stałej wielkości.

6

Przepływ elektronówTutaj elektrony będą zmieniać kierunki - do przodu i do tyłu.Elektrony poruszają się równomiernie w jednym kierunku lub „do przodu”.

7

Uzyskany zŹródłem dostępności jest generator prądu przemiennego i sieć zasilająca.Źródłem dostępności jest ogniwo lub bateria.

8

Parametry pasywneTo jest impedancja.Tylko odporność

9

Współczynnik mocyZasadniczo leży między 0 a 1.Zawsze będzie 1.

10

RodzajeBędzie to różne typy, takie jak sinusoidalne, kwadratowe, trapezowe i trójkątne.Będzie czysty i pulsujący.

Kluczowe różnice między prądem przemiennym (AC) a prądem stałym (DC)

Kluczowe różnice między AC i DC są następujące.

  • Kierunek przepływu prądu zmienia się w normalnych odstępach czasu, wtedy ten rodzaj prądu jest znany jako prąd przemienny lub przemienny, podczas gdy prąd stały jest jednokierunkowy, ponieważ płynie tylko w jednym kierunku.
  • Przepływ nośników ładunku w prądzie przemiennym będzie płynął przez obracanie cewki w polu magnetycznym, w przeciwnym razie obracanie pola magnetycznego w nieruchomej cewce. W DC nośniki ładunku będą płynąć, utrzymując magnetyzm stabilny wraz z przewodem.
  • Częstotliwość prądu przemiennego wynosi od 50 Hz do 60 Hz w oparciu o normę krajową, podczas gdy częstotliwość prądu stałego zawsze pozostaje zerowa.
  • Współczynnik PF (współczynnik mocy) prądu przemiennego mieści się w zakresie od 0 do 1, podczas gdy współczynnik mocy DC zawsze pozostaje jeden.
  • Generowanie prądu przemiennego można przeprowadzić za pomocą alternatora, natomiast prąd stały można generować za pośrednictwem akumulatora, ogniw i generatora.
  • Obciążenie prądu przemiennego jest rezystancyjne i indukcyjne, poza tym jest pojemnościowe, podczas gdy obciążenie prądem stałym ma zawsze charakter rezystancyjny.
  • Graficzne przedstawienie prądu przemiennego można wykonać za pomocą różnych nierównomiernych przebiegów, takich jak okresowe, trójkątne, sinusoidalne, kwadratowe, piłokształtne itp., Podczas gdy DC jest reprezentowane przez linię prostą.
  • Transmisja prądu przemiennego może odbywać się na duże odległości z pewnymi stratami, podczas gdy prąd stały przesyła z niewielkimi stratami na bardzo duże odległości.
  • Konwersję prądu przemiennego na prąd stały można wykonać za pomocą prostownika, podczas gdy falownik służy do konwersji prądu stałego na prąd przemienny.
  • Generowanie i przesyłanie prądu przemiennego może odbywać się za pomocą kilku podstacji, podczas gdy prąd stały wykorzystuje więcej podstacji.
  • Zastosowania prądu przemiennego obejmują fabryki, gospodarstwa domowe, przemysł itp., Podczas gdy prąd stały jest używany w oświetleniu błyskowym, sprzęcie elektronicznym, galwanizacji, elektrolizie, pojazdach hybrydowych i przełączaniu uzwojenia pola w wirniku.
  • DC jest bardzo niebezpieczne w porównaniu z AC. W przypadku prądu przemiennego przepływ prądu jest wysoki i niski w normalnych odstępach czasu, podczas gdy w przypadku prądu stałego wielkość również będzie taka sama. Gdy ludzkie ciało zostanie zszokowane, wówczas prąd zmienny wejdzie i wyjdzie z ludzkiego ciała w normalnych odstępach czasu, podczas gdy DC będzie stale przeszkadzał ludzkiemu ciału.

Jakie są zalety AC nad DC?

Główne zalety prądu przemiennego w porównaniu z prądem stałym są następujące.

  • Prąd przemienny nie jest drogi i łatwo generuje prąd w porównaniu z prądem stałym.
  • Przestrzeń zamknięta przez prąd przemienny jest większa niż DC.
  • W przypadku prądu przemiennego utrata mocy jest mniejsza podczas transmisji w porównaniu z prądem stałym.

Dlaczego napięcie AC jest wybierane zamiast napięcia DC?

Główne powody wyboru napięcia AC na napięcie DC to głównie poniższe.
Straty energii podczas przesyłania napięcia przemiennego są niskie w porównaniu z napięciem stałym. Jeśli transformator znajduje się w pewnej odległości, instalacja jest bardzo prosta. Zaletą napięcia AC jest zwiększanie i zmniejszanie napięcia w zależności od potrzeby.

Pochodzenie AC i DC

Pole magnetyczne w pobliżu drutu może powodować przepływ elektronów w pojedynczej drodze przez drut, ponieważ są one odpychane z ujemnej części magnesu i przyciągane w kierunku części dodatniej. W ten sposób ustalono, że moc z baterii została rozpoznana dzięki pracy Thomasa Edisona. Generatory prądu przemiennego powoli zmieniły system akumulatorów prądu stałego firmy Edison, ponieważ prąd przemienny jest bardzo bezpieczny w przenoszeniu mocy na duże odległości w celu generowania większej mocy.

Naukowiec, mianowicie Nikola Tesla, użył magnesu obrotowego zamiast stopniowego przykładania magnetyzmu przez drut. Gdy magnes zostanie nachylony w jednym kierunku, elektrony popłyną w kierunku dodatnim, jednak za każdym razem, gdy kierunek magnesu zostanie obrócony, elektrony również zostaną obrócone.

Zastosowania AC i DC

AC jest używany do dystrybucji energii i ma wiele zalet. Można to łatwo przekształcić w inne napięcia za pomocą transformatora, ponieważ transformatory nie używają prądu stałego.

Przy wysokim napięciu, ilekroć moc jest przesyłana, straty będą mniejsze. Na przykład zasilacz 250 V przenosi rezystancję 1 Ω i moc 4 amperów. Ponieważ moc, waty są równe woltom x amperom, więc przenoszona moc może wynosić 1000 watów, podczas gdy strata mocy wynosi I2 x R = 16 watów.

AC jest używany do przesyłu mocy WN.

Jeśli linia napięciowa przenosi moc 4 A, ale ma 250 kV, to ma moc 4 A, ale strata mocy jest taka sama, jednak cały system przesyłowy ma 1 MW i 16 watów, co jest w przybliżeniu nieznaczną stratą.

Prąd stały jest używany w bateriach, niektórych urządzeniach elektronicznych i elektrycznych oraz panelach słonecznych.
Wzory dla prądu AC, napięcia, rezystancji i mocy

Wzory na prąd przemienny, napięcie, rezystancję i moc omówiono poniżej.

Prąd AC

Wzór na jednofazowe obwody prądu przemiennego to

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

Wzór na trójfazowe obwody prądu przemiennego to

I = P / √3 * V * Cosθ

Napięcie AC

W przypadku jednofazowych obwodów prądu przemiennego napięcie przemienne wynosi

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

W przypadku trójfazowych obwodów prądu przemiennego napięcie przemienne wynosi

W przypadku połączenia w gwiazdę VL = √3 EPH, w przeciwnym razie VL = √3 VPH

W przypadku połączenia w trójkąt VL = VPH

Odporność na prąd zmienny

W przypadku obciążenia indukcyjnego Z = √ (R2 + XL2)

W przypadku obciążenia pojemnościowego Z = √ (R2 + XC2)

W obu przypadkach, takich jak pojemnościowy i indukcyjny Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Zasilanie AC

W przypadku jednofazowych obwodów prądu przemiennego P = V * I * Cosθ

Moc czynna dla trójfazowych obwodów prądu przemiennego

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Reaktywna moc

Q = V I * Sinθ

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

Pozorna moc

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Złożona moc

S = V I

W przypadku obciążenia indukcyjnego S = P + jQ

Dla obciążenia pojemnościowego S = P - jQ

Wzory dla prądu stałego, napięcia, rezystancji i mocy

Wzory na prąd stały, napięcie, rezystancję i moc omówiono poniżej.

Prąd stały

Równanie prądu stałego to I = V / R = P / V = ​​√P / R

Napięcie DC

Równanie napięcia prądu stałego to

V = I * R = P / I = √ (P x R)

Opór DC

Równanie rezystancji prądu stałego to R = V / I = P / I2 = V2 / P

Zasilanie prądem stałym

Równanie mocy prądu stałego to P = IV = I2R = V2 / R

Z powyższych równań AC i DC, gdzie

Z powyższych równań, gdzie

„I” to aktualne miary w A (amperach)

„V” to miary napięcia w V (woltach)

„P” to miary mocy w watach (W)

„R” to miary rezystancji w omach (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (współczynnik mocy)

„Z” to impedancja

„IPh” to prąd fazowy

„IL” to prąd sieciowy

„VPh” to napięcie fazowe

„VL” to napięcie sieciowe

„XL” = 2πfL, to reaktancja indukcyjna, gdzie „L” jest indukcyjnością w obrębie Henry'ego.

„XC” = 1 / 2πfC to reaktancja pojemnościowa, gdzie „C” to pojemność w faradach.

Dlaczego używamy klimatyzacji w naszych domach?

Obecne źródło prądu używane w naszych domach to prąd przemienny, ponieważ możemy zmienić prąd przemienny w bardzo prosty sposób za pomocą transformatora. Wysokie napięcie powoduje wyjątkowo niskie straty energii w linii lub kanałach długiej transmisji, a napięcie jest zmniejszane, aby bezpiecznie wykorzystać je w domu za pomocą transformatora obniżającego napięcie.

Stratę mocy w przewodzie można podać jako L = I2R

Gdzie

„L” to utrata mocy

„Ja” jest prądem

„R” to opór.

Przekazywanie mocy można uzyskać za pomocą relacji podobnej P = V * I

Gdzie

„P” to potęga

„V” to napięcie

Gdy napięcie wzrośnie, prąd będzie mniejszy. W ten sposób możemy przesyłać taką samą moc, zmniejszając straty mocy, ponieważ wysokie napięcie zapewnia najlepszą wydajność. Z tego powodu w domach zamiast prądu stałego stosuje się prąd przemienny.

Przesyłanie wysokiego napięcia może odbywać się również za pomocą prądu stałego, jednak nie jest łatwo zmniejszyć napięcie w celu bezpiecznego wykorzystania go w domu. Obecnie do obniżania napięcia DC stosowane są zaawansowane przetwornice DC.

W tym artykule szczegółowo wyjaśniono, jaka jest różnica między prądami przemiennymi i stałymi. Mam nadzieję, że każdy punkt jest dobrze zrozumiany, jeśli chodzi o prąd przemienny, prąd stały, przebiegi, równanie, różnice AC i DC w kolumnach tabelarycznych wraz z ich właściwościami. Nadal nie mogę zrozumieć żadnego z tematów w artykułach lub do realizacji najnowszych projektów elektrycznych , możesz zadać pytanie w polu komentarza poniżej. Oto pytanie do Ciebie, jaki jest współczynnik mocy prądu przemiennego?

Kredyty fotograficzne: