מה ההבדל בין זרמי זרם חילופין וזרם זרם זרם זרם

בעולם של ימינו החשמל הוא החשוב ביותר לצד החמצן באדם. כאשר הומצא החשמל חלו שינויים רבים במהלך השנים. כוכב הלכת החשוך הפך לכוכב אורות. למעשה, זה הפך את החיים לכל כך פשוטים בכל הנסיבות. כל המכשירים, התעשיות, המשרדים, הבתים, הטכנולוגיה, המחשבים פועלים על חשמל. כאן האנרגיה תהיה בשתי צורות, כלומר זרם חילופין (AC) וזרם ישר (DC) . בנוגע לזרמים אלה וההבדל בין זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם DC יוחזר בפירוט, על תפקודו הבסיסי והשימושים בו. מאפייניו נדונים גם בטור טבלאי.

ההבדל בין AC ו- DC

זרימת החשמל יכולה להתבצע בשתי דרכים כמו זרם חילופין (זרם חילופין) וזרם זרם ישר (זרם ישר). ניתן להגדיר חשמל כזרימה של אלקטרונים לאורך מוליך כגון חוט. הפער העיקרי בין AC & DC טמון בעיקר בכיוון שבו האלקטרונים מספקים. בזרם ישר, זרימת האלקטרונים תהיה בכיוון יחיד ובזרם חילופין זרם האלקטרונים ישנה את כיוונם כמו קדימה ואז אחורה. ההבדל בין AC ל DC כולל בעיקר את הדברים הבאים

ההבדל בין AC ו- DC

זרם חילופין (AC)

זרם חילופין מוגדר כזרם המטען שמשנה כיוון מעת לעת. התוצאה שתתקבל תהיה, גם רמת המתח מתהפכת יחד עם הזרם. בעיקרון, AC משמש להעברת חשמל לתעשיות, בתים, בנייני משרדים וכו '.

מקור זרם חילופין

דור AC

AC מיוצר על ידי שימוש בשם אלטרנטור. הוא נועד לייצר זרם חילופין. בתוך שדה מגנטי מסתובב לולאת חוט, שממנה יזרום זרם המושרה לאורך החוט. כאן סיבוב החוט עשוי לבוא מכל אמצעי כלומר, טורבינת קיטור, מים זורמים, טורבינת רוח, וכן הלאה. הסיבה לכך היא שהחוט מסתובב ונכנס לקוטביות מגנטית שונה מעת לעת, הזרם והמתח מתחלפים בחוט.

דור זרם חלופי

מכאן, הזרם שנוצר יכול להיות של צורות גל רבות כמו סינוס, ריבוע ומשולש. אך ברוב המקרים, גל הסינוס עדיף מכיוון שהוא קל להפקה וניתן לבצע חישובים בקלות. עם זאת, שאר הגל דורש מכשיר נוסף כדי להמיר אותם לצורות גל בהתאמה, או לשנות את צורת הציוד והחישובים יהיו קשים מדי. התיאור של צורת הגל של סין נדון להלן.

תיאור גל סינוס

באופן כללי, ניתן להבין את צורת הגל AC בקלות בעזרת מונחים מתמטיים. עבור גל סינוס זה, שלושת הדברים הנדרשים הם משרעת, שלב ותדר.

על ידי התבוננות במתח בלבד, ניתן לתאר גל סינוס כמו הפונקציה המתמטית הבאה:

V (t) = V._פחטא (2πft + Ø)

V (t): זה פונקציה של זמן מתח. משמעות הדבר היא שככל שהזמן משתנה גם המתח שלנו משתנה. במשוואה לעיל, המונח הנכון לסימן השווה מתאר כיצד המתח משתנה לאורך זמן.

סמנכ'ל: זו המשרעת. זה קובע כמה מתח מקסימלי יכול להגיע גל הסינוס לשני הכיוונים, כלומר -VP וולט, + וולט וולט, או איפשהו בין לבין.

הפונקציה של sin () קובעת שהמתח יהיה בצורה של גל סינוס תקופתי ויפעל כתנודה חלקה ב- 0V.

כאן 2π קבוע. הוא ממיר את התדר ממחזורים בהרץ לתדר זוויתי ברדיאנים לשנייה.

כאן f מתאר את תדר גלי הסינוס. זה יהיה בצורה של יחידות לשנייה או הרץ. התדר מספר כמה פעמים צורת גל מסוימת מתרחשת תוך שנייה אחת.

כאן t הוא משתנה תלוי. זה נמדד בשניות. כאשר הזמן משתנה גם צורת הגל משתנה.

ה- φ מתאר את שלב גל הסינוס. השלב מוגדר כדרך שינוי צורת הגל ביחס לזמן. זה נמדד במעלות. האופי התקופתי של גל הסינוס משתנה ב -360 מעלות, והוא הופך לאותו צורת גל כשהוא מוסט ב 0 °.

בנוסחה שלעיל, ערכי היישום בזמן אמת מתווספים על ידי התייחסות לארצות הברית

ריבוע ממוצע שורש (RMS) הוא מושג קטן נוסף המסייע בחישוב הכוח החשמלי.

V (t) = 170 Sin (2π60t)

יישומים של AC

• שקעים לבית ולמשרד משמשים AC.
• ייצור והעברת כוח AC למרחקים ארוכים קל.
• פחות אנרגיה הולכת לאיבוד ב העברת חשמל למתח גבוה (> 110 קילו וולט).
• מתחים גבוהים יותר מרמזים על זרמים נמוכים יותר, ולזרמים נמוכים יותר נוצר פחות חום בקו החשמל, אשר כמובן נובע מהתנגדות נמוכה.
• ניתן להמיר AC בקלות ממתח גבוה למתח נמוך ולהיפך בעזרת שנאים.
• מתח AC מנועים חשמליים .
• זה גם שימושי עבור מכשירים גדולים רבים כמו מקררים, מדיחי כלים וכו '.
• זרם ישר

זרם ישר (DC) הוא תנועה של נושאות מטען חשמליות, כלומר אלקטרונים בזרימה חד כיוונית. ב- DC עוצמת הזרם תשתנה עם הזמן, אך כיוון התנועה נשאר זהה כל הזמן. כאן נקרא DC כמתח שקוטביותו לעולם אינה מתהפכת.

מקור DC

במעגל DC, אלקטרונים יוצאים מהקוטב המינוס או השלילי ונעים לעבר הקוטב פלוס או חיובי. חלק מהפיזיקאים מגדירים את DC כאשר הוא עובר מפלוס למינוס.

מקור DC

באופן כללי, המקור הבסיסי של הזרם הישיר מיוצר על ידי סוללות, תאים אלקטרוכימיים ותאים פוטו-וולטאיים. אבל AC מועדף ביותר ברחבי העולם. בתרחיש זה, ניתן להמיר AC ל DC. זה יקרה במספר שלבים. בתחילה, אספקת החשמל מורכבת מ שנאי, שהפך מאוחר יותר ל DC בעזרת מיישר. זה מונע את זרימת הזרם לאחור ומסנן משמש לחיסול פעימות הזרם בפלט המיישר. זו התופעה של איך ממירים AC ל DC

דוגמה לסוללה נטענת

עם זאת, כדי שכל החומרה האלקטרונית והמחשב תפעל, הם זקוקים ל DC. רוב הציוד במצב מוצק דורש טווח מתח שבין 1.5 ל -13.5 וולט. הדרישות הנוכחיות משתנות בהתאם למכשירים המשמשים. לדוגמא הטווח בין כמעט אפס לשעון יד אלקטרוני, ליותר מ 100 אמפר עבור מגבר כוח תקשורת רדיו. ציוד שמשתמש בו, רדיו או משדר שידור או טלוויזיה משודרים או תצוגת CRT (צינור קרן) או צינורות ואקום דורש מכ -150 וולט לכמה אלפי וולט DC.

דוגמה לסוללה נטענת

ההבדל העיקרי בין זרם חילופין לדיסק הוא הדיון בתרשים ההשוואה הבא

ההבדלים העיקריים של זרם חילופין (AC) לעומת זרם ישר (DC)

ההבדלים העיקריים בין AC ו- DC כוללים את הדברים הבאים.

• כיוון זרימת הזרם ישתנה במרווח זמן רגיל ואז זרם זה ידוע כזרם זרם חילופין או זרם חילופין ואילו זרם הזרם הוא חד כיווני מכיוון שהוא זורם בכיוון יחיד בלבד.
• זרימת נושאות המטען בזרם זרם זרם על ידי סיבוב סליל בתוך השדה המגנטי, אחרת סובב שדה מגנטי בתוך סליל לא נייד. ב- DC נושאות המטען יזרמו על ידי שמירה על יציבות המגנטיות יחד עם החוט.
• תדירות ה- AC נעה בין 50 הרץ ל -60 הרץ בהתבסס על תקן המדינה, בעוד שתדר DC תמיד נשאר אפס.
• ה- PF (גורם הספק) של ה- AC נע בין 0 ל -1, בעוד שגורם ההספק DC תמיד נשאר אחד.
• הדור של AC יכול להיעשות באמצעות אלטרנטור ואילו את DC ניתן ליצור באמצעות הסוללה, התאים והגנרטור.
• עומס ה- AC הוא אינדוקטיבי התנגדותי ואילו קיבולי ואילו עומס ה- DC הוא תמיד התנגד.
• הייצוג הגרפי של זרם חילופין יכול להתבצע לאורך צורות גל שונות ולא אחידות כמו מחזוריות, משולשות, סינוס, ריבועיות, מסור וכו ', בעוד ש- DC מיוצג דרך הקו הישר.
• העברת זרם חילופין יכולה להתבצע על פני מרחק רב דרך כמה הפסדים, בעוד ש- DC משדר באיבודים קלים למרחקים ארוכים במיוחד.
• ההמרה של זרם חילופין לזרם זרם DC יכולה להיעשות באמצעות מיישר ואילו המהפך משמש להמרה מ- DC לזרם זרם.
• הייצור וההעברה של זרם חילופין יכולים להתבצע באמצעות כמה תחנות משנה ואילו DC משתמשת בתחנות נוספות.
• היישומים של AC כוללים מפעלים, משקי בית, תעשיות וכו ', בעוד ש- DC משמש לתאורת פלאש, ציוד אלקטרוני, אלקטרוליזציה, אלקטרוליזה, כלי רכב היברידיים, והחלפת שדה המתפתל ברוטור.
• DC מסוכן מאוד בהשוואה ל- AC. ב AC, זרימת גודל הזרם גבוהה ונמוכה במרווח זמן רגיל ואילו ב DC, גם הגודל יהיה זהה. ברגע שגוף האדם מזדעזע, אז זרם חילופין יכנס ויוצא מגוף האדם במרווח זמן רגיל בעוד שזרם זרם יטריד ללא הרף את גוף האדם.

מה היתרונות של AC לעומת DC?

היתרונות העיקריים של AC בהשוואה ל- DC כוללים את הדברים הבאים.

• זרם חילופין אינו יקר ומייצר את הזרם בקלות בהשוואה לזרם ישר.
• החלל הסגור באמצעות זרם חילופין הוא יותר מ- DC.
• בזרם חילופין, אובדן הכוח הוא פחות בזמן העברה בהשוואה ל- DC.

מדוע מתח AC נבחר ממתח DC?

הסיבות העיקריות לבחירת מתח AC על פני מתח DC כוללות בעיקר את הדברים הבאים.
אובדן האנרגיה בזמן העברת מתח ה- AC נמוך בהשוואה למתח DC. בכל פעם שנאי נמצא במרחק כלשהו אז ההתקנה מאוד פשוטה. היתרון במתח זרם חילופין הוא הגברת והגברת המתח בהתאם לצורך.

מקורות AC ו- DC

שדה מגנטי קרוב לחוט יכול לגרום לזרימת אלקטרונים בצורה אחת דרך החוט, מכיוון שהם מודחים מהחלק השלילי של מגנט ונמשכים לכיוון החלק החיובי. בדרך זו, הכוח מהסוללה הוקם זה הוכר באמצעות עבודתו של תומאס אדיסון. גנרטורים לזרם חילופי החליפו אט אט את מערכת הסוללות DC של אדיסון מכיוון ש- AC מאובטח מאוד להעביר כוח למרחקים ארוכים כדי לייצר יותר כוח.

המדען, ניקולה טסלה, השתמש במגנט סיבובי במקום להחיל את המגנטיות דרך החוט בהדרגה. לאחר שהמגנט נטה לכיוון אחד, אזי האלקטרונים יזרמו לכיוון החיובי, אולם בכל פעם שכיוון המגנט הופך, אז גם האלקטרונים יופנו.

יישומי AC & DC

AC משמש להפצת כוח והוא כולל יתרונות רבים. ניתן להמיר זאת בקלות למתחים אחרים בעזרת שנאי מכיוון שנאים אינם משתמשים ב DC.

במתח גבוה, בכל פעם שהכוח מועבר אז יהיה פחות אובדן. לדוגמה, אספקת 250 וולט נושאת התנגדות של 1 Ω והספק של 4 אמפר. מכיוון שהספק, וואט שווה לוולט x אמפר, כך שההספק הנשא יכול להיות 1000 וואט ואילו אובדן הכוח הוא I2 x R = 16 וואט.

AC משמש להעברת כוח HV.

אם קו מתח נושא הספק של 4 אמפר אולם יש לו 250 קילו-וולט אז הוא נושא הספק של 4 אמפר, אך אובדן ההספק זהה, אולם מערכת ההולכה כולה נושאת 1 מגה-וואט ו -16 וואט היא אובדן לא משמעותי בערך.

זרם ישר משמש בסוללות, בחלק מהמכשירים האלקטרוניים והחשמליים, ובפאנלים סולאריים.
נוסחאות לזרם זרם חילופין, מתח, התנגדות וכוח

הנוסחאות לזרם זרם חילופין, מתח, התנגדות והספק ניתנות להלן.

זרם זרם חילופין

הנוסחה למעגלי AC חד פאזיים היא

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

הנוסחה למעגלי זרם זרם 3 שלבים היא

I = P / √3 * V * Cosθ

מתח AC

עבור מעגלי AC חד פאזיים, מתח ה- AC הוא

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

עבור מעגלי AC תלת פאזיים, מתח ה- AC הוא

לחיבור כוכבים, VL = √3 EPH אחרת VL = √3 VPH

לחיבור דלתא, VL = VPH

התנגדות AC

במקרה של עומס אינדוקטיבי, Z = √ (R2 + XL2)

במקרה של עומס קיבולי, Z = √ (R2 + XC2)

בשני המקרים כמו קיבולי ואינדוקטיבי Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

מתח AC

עבור מעגלי AC חד פאזיים, P = V * I * Cosθ

הספק פעיל למעגלי AC 3-פאזיים

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

כוח תגובתי

Q = V I * Sinθ

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

כוח לכאורה

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

כוח מורכב

S = V I

עבור עומס אינדוקטיבי, S = P + jQ

עבור עומס קיבולי, S = P - jQ

נוסחאות לזרם DC, מתח, התנגדות והספק

הנוסחאות לזרם DC, מתח, התנגדות והספק ניתנות להלן.

זרם DC

משוואת הזרם DC היא I = V / R = P / V = ​​√P / R.

מתח DC

משוואת מתח DC היא

V = I * R = P / I = √ (P x R)

התנגדות DC

משוואת ההתנגדות dc היא R = V / I = P / I2 = V2 / P

כוח DC

משוואת הכוח dc היא P = IV = I2R = V2 / R

ממשוואות AC & DC הנ'ל, היכן

מהמשוואות הנ'ל, איפה

'אני' הוא האמצעים הנוכחיים ב- A (אמפרס)

'V' הוא מדדי מתח ב- V (וולט)

'P' הוא אמצעי כוח בוואטס (W)

'R' הוא מדדי התנגדות באום (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (גורם כוח)

'Z' הוא עכבה

'IPh' הוא זרם פאזה

'IL' הוא זרם קו

'VPh' הוא מתח הפאזה

'VL' הוא מתח קו

'XL' = 2πfL, הוא תגובה אינדוקטיבית, כאשר 'L' הוא אינדוקציה בתוך הנרי.

'XC' = 1 / 2πfC, הוא התגובה הקיבולית, כאשר 'C' הוא הקיבול בתוך פאראדס.

מדוע אנו משתמשים בזרם החשמל בביתנו?

האספקה ​​הנוכחית המשמשת בבתים שלנו היא זרם חילופין מכיוון שכפי שנוכל לשנות את הזרם החלופי בפשטות באמצעות השנאי. מתח גבוה חווה אובדן אנרגיה נמוך במיוחד בקו או בערוצי ההולכה הארוכה והמתח מצטמצם לשימוש מאובטח בבית בעזרת השנאי המורד.

ניתן לתת את אובדן הכוח בתוך החוט כ- L = I2R

איפה

'ל' הוא אובדן הכוח

'אני' הוא הזרם

'R' הוא ההתנגדות.

העברת הכוח יכולה להינתן דרך היחס כמו P = V * I

איפה

'P' הוא הכוח

'V' הוא המתח

ברגע שהמתח עולה אז הזרם יהיה פחות. ככה, אנו יכולים להעביר כוח שווה על ידי הקטנת אובדן הכוח מכיוון שמתח גבוה מספק את הביצועים המעולים ביותר. לכן מסיבה זו משתמשים בזרם חילופין בבתים במקום DC.

העברת מתח גבוה יכולה להתבצע גם באמצעות DC, אולם לא קל להפחית את המתח לשימוש מאובטח בבתים. נכון לעכשיו, ממירי DC מתקדמים משמשים להפחתת מתח DC.

במאמר זה מה ההבדל בין זרמי זרם חילופין וזרם DC מוסבר בפירוט. אני מקווה שכל נקודה מובנת בבירור לגבי זרם חילופין, זרם ישר, צורות גל, המשוואה, ההבדלים של AC ו- DC בעמודות טבלה יחד עם תכונותיהם. עדיין לא מסוגל להבין אף אחד מהנושאים במאמרים או ליישום פרויקטים חשמליים אחרונים , אל תהסס להעלות שאלה בתיבת ההערות למטה. הנה שאלה עבורך, מהו גורם ההספק של זרם חילופין?

נקודות זיכוי:

• צורת גל סינוס שירים של הקוסמוס
• צורת גל סינוס RMS דוקטורוני
• דוגמה לסוללה נטענת וושינגטון