چه نوع جریان مستقیم یا متناوب است. تفاوت جریان مستقیم و متناوب و ویژگی های آنها

جریان الکتریکی انتقال بار یا حرکت ذرات باردار بین نقاطی با پتانسیل الکتریکی متفاوت است. انتقال شارژ الکتریکیمی تواند یون، پروتون و/یا الکترون باشد. در زندگی روزمره، حرکت الکترون ها از طریق هادی ها تقریباً در همه جا استفاده می شود. معمولاً دو نوع برق وجود دارد - متغیر و ثابت. مهم این است که بدانیم چیست دی سیمتفاوت از متغیر

جریان مستقیم و متناوب

هر پدیده ای که مستقیماً قابل مشاهده یا "احساس" نباشد، با کمک تشبیه ها قابل درک است. در مورد برق، آب در لوله را به عنوان نزدیکترین مثال در نظر بگیرید. آب و برق از طریق هادی های آنها - سیم ها و لوله ها جریان می یابد.

• حجم آب جاری قدرت جریان است.
• فشار در لوله ولتاژ است.
• قطر لوله - هدایت، مقاومت متقابل.
• حجم به فشار - قدرت.

فشار در لوله توسط پمپ ایجاد می شود - پمپ سخت تر پمپ می کند، فشار بیشتر است، جریان آب بیشتر است. هرچه قطر لوله بزرگتر باشد، مقاومت کمتر، جریان آب بیشتر است. منبع ولتاژ بیشتری تولید می کند - جریان الکتریسیته بیشتر. سیم ها ضخیم تر هستند - مقاومت کمتر، جریان بیشتر است.

به عنوان مثال، می توانید هر منبع شیمیایی را مصرف کنیدمنبع تغذیه - باتری یا باتری. در پایانه های آن علامت هایی از قطب ها وجود دارد: مثبت یا منفی. اگر لامپ مناسب را از طریق سیم و کلید به باتری وصل کنید، روشن می شود. چه اتفاقی می افتد؟ ترمینال منفی منبع الکترون ها را ساطع می کند - ذرات بنیادی که حامل بار منفی هستند. از طریق سیم ها، از طریق اتصال دهنده های سوئیچ و سیم پیچ لامپ، آنها به سمت ترمینال مثبت حرکت می کنند و سعی می کنند پتانسیل پایانه ها را یکسان کنند. در حالی که مدار در امتداد کانکتورهای سوئیچ بسته است و باتری تمام نشده است، الکترون ها به صورت مارپیچی کار می کنند و لامپ روشن است.

جهت حرکت بارها همیشه بدون تغییر باقی می ماند - از منفی به مثبت. این جریان مستقیم است، می تواند ضربان دار باشد - ضعیف یا افزایش یابد.

به دلایل بسیاری استفاده از ولتاژ مستقیم غیرعملی است: حداقل ناتوانی در استفاده از ترانسفورماتور. بنابراین، در حال حاضر، سیستمی برای تامین و مصرف ولتاژ متناوب ایجاد شده است که تحت آن لوازم خانگی ایجاد می شود.

یک پاسخ ساده وجود دارد، تفاوت بین جریان مستقیم و متناوب چیست. در این مثال لامپ، ولتاژ یک پایانه منبع تغذیه همیشه صفر خواهد بود. این یک سیم خنثی است، اما از طرف دیگر - فاز، ولتاژ تغییر می کند. و نه تنها در اندازه، بلکه در جهت - از مثبت به منفی. الکترون ها در ردیف های منظم در یک جهت جریان نمی یابند، برعکس، آنها با عجله به جلو و عقب می روند، همان ذرات در امتداد مارپیچ رشته ای به عقب و جلو می روند و همه کار را انجام می دهند. تغییر جهت جریان برقو مفهوم "متغیر" را به دست می دهد.

تنظیمات شبکه پیشرفته

علاوه بر ولتاژ، نیرو، توان و مقاومت/رسانایی، دو ویژگی جدید ظاهر می‌شوند که فرآیندها را توصیف می‌کنند. این پارامترها مانند چهار پارامتر اول مورد نیاز هستند. با تغییر هر یک از آنها، خواص کل مدار تغییر می کند.

• فرم.
• فرکانس.

نوع نمودار تغییر ولتاژ نقش مهمی دارد. در حالت ایده آل، شکل یک سینوسی با انتقال های صافاز ارزش به ارزش انحراف از شکل موج سینوسی می تواند منجر به کاهش کیفیت توان شود.

فرکانس تعداد انتقال از یک حالت شدید به حالت دیگر در یک زمان معین است. استاندارد اروپادر 50 هرتز (هرتز) به این معنی است که ولتاژ 50 بار در ثانیه به اضافه و منفی تغییر می کند و الکترون ها صد بار تغییر جهت می دهند. برای مرجع: دو برابر شدن فرکانس منجر به کاهش چهار برابری ابعاد دستگاه ها می شود.

اگر سوکت دارای جریان متناوب 50 هرتز و 220 ولت (ولت) باشد، این بدان معناست که حداکثر ولتاژمنبع تغذیه به 380 ولت می رسد. از کجا می آید؟ که در شبکه دائمیمقدار ولتاژ بدون تغییر است و هنگامی که تغییر می کند، یا کاهش می یابد یا افزایش می یابد. این 220 ولت مقدار هستند ولتاژ بهره برداریجریان سینوسی با دامنه 380 ولت. بنابراین، شکل تغییر مقادیر به قدری مهم است که با اختلاف شدید از یک سینوسی، ولتاژ کار نیز به شدت تغییر می کند.

اهمیت عملی تفاوت ها

اینجاست، جریان متناوب و مستقیم. تفاوت چیست، درک آن چندان دشوار نیست. یک تفاوت وجود دارد و یک تفاوت بسیار بزرگ. منبع DC به شما اجازه نمی دهد یک ترانسفورماتور جوشکاری یا هر ترانسفورماتور دیگری را متصل کنید. هنگام محاسبه عایق یا خازن ها، خرابی به عنوان عمل در نظر گرفته نمی شود، بلکه حداکثر مقدارولتاژ. از این گذشته ، مطمئناً ممکن است این فکر ایجاد شود: "چرا در شبکه 220 ولت خازن هایی برای 400 ولت وجود دارد؟". پاسخ اینجاست، در شبکه 220 ولت، ولتاژ به 380 ولت در می رسد عملکرد عادی، و با یک شکست کوچک و 400 ولت محدودیت نیست.

یک "پارادوکس" دیگر. خازن دارای مقاومت بی نهایت در شبکه DC است و رسانایی در شبکه AC، هر چه فرکانس بالاتر باشد، مقاومت خازن کمتر است. با سیم پیچ ها متفاوت است - افزایش فرکانس باعث افزایش می شود راکتانس القایی. این خاصیت در مدار نوسانی- اساس همه ارتباطات.

اگرچه ما هر روز در زندگی روزمره از وسایل الکتریکی استفاده می کنیم، اما همه نمی توانند تفاوت بین جریان متناوب و جریان مستقیم را پاسخ دهند، علیرغم اینکه این موضوع در برنامه آموزشی مدرسه. بنابراین، یادآوری جزمات اصلی منطقی است.

تعاریف تعمیم یافته

فرآیند فیزیکی که در آن ذرات باردار به صورت منظم (مستقیم) حرکت می کنند، جریان الکتریکی نامیده می شود. معمولاً به متغیر و دائمی تقسیم می شود. برای اولی، جهت و قدر بدون تغییر باقی می ماند، در حالی که برای دوم، این ویژگی ها بر اساس یک الگوی خاص تغییر می کنند.

تعاریف ارائه شده بسیار ساده شده اند، اگرچه آنها تفاوت بین جریان الکتریکی مستقیم و متناوب را توضیح می دهند. برای درک بهتر این تفاوت، لازم است تصویر گرافیکیهر یک از آنها و همچنین توضیح دهید که چگونه متغیر تشکیل شده است نیروی محرکه برقیدر منبع برای این کار به مهندسی برق یا بهتر است بگوییم مبانی نظری آن روی می آوریم.

منابع EMF

منابع جریان الکتریکی از هر نوعی بر دو نوع هستند:

• اولیه، با کمک آنها، الکتریسیته با تبدیل انرژی مکانیکی، خورشیدی، حرارتی، شیمیایی یا سایر انرژی ها به انرژی الکتریکی تولید می شود.
• ثانویه، آنها الکتریسیته تولید نمی کنند، بلکه آن را مثلاً از یک متغیر به ثابت یا برعکس تبدیل می کنند.

تنها منبع اصلی جریان الکتریکی متناوب یک ژنراتور است؛ یک نمودار ساده از چنین دستگاهی در شکل نشان داده شده است.

نامگذاری ها:

• 1 - جهت چرخش
• 2 - آهنربا با قطب های S و N.
• 3- میدان مغناطیسی
• 4 - قاب سیم;
• 5 - EMF;
• 6 - حلقه تماس.
• 7 - کلکتورهای فعلی.

اصل عملیات

انرژی مکانیکی توسط ژنراتور نشان داده شده در شکل به انرژی الکتریکی به صورت زیر تبدیل می شود:

به دلیل پدیده ای مانند القای الکترومغناطیسی، هنگامی که قاب "4" می چرخد، در میدان مغناطیسی "3" قرار می گیرد (که بین قطب های مختلف آهنربا "2" ایجاد می شود)، یک EMF "5" در آن تشکیل می شود. ولتاژ از طریق کلکتورهای جریان "7" از مخاطبین حلقه "6" که قاب "4" به آن متصل است، به شبکه عرضه می شود.

ویدئو: جریان مستقیم و متناوب - تفاوت ها

در مورد بزرگی EMF، به سرعت عبور از خطوط نیروی "3" توسط قاب "4" بستگی دارد. با توجه به ویژگی های میدان الکترومغناطیسی حداقل سرعتتقاطع، و از این رو کمترین مقدار نیروی الکتروموتور در لحظه ای خواهد بود که قاب در موقعیت عمودی قرار دارد، به ترتیب، حداکثر - در موقعیت افقی.

با توجه به موارد فوق، در فرآیند چرخش یکنواخت، یک EMF القا می شود که ویژگی های بزرگی و جهت آن با یک دوره معین تغییر می کند.

تصاویر گرافیکی

با تشکر از برنامه روش گرافیکی، می توانید یک نمایش بصری از تغییرات دینامیکی مقادیر مختلف دریافت کنید. در زیر نموداری از تغییرات ولتاژ در طول زمان برای سلول گالوانیکی 3336L (4.5 V) آورده شده است.

همانطور که می بینید، نمودار یک خط مستقیم است، یعنی ولتاژ منبع بدون تغییر باقی می ماند.

اکنون نموداری از دینامیک تغییرات ولتاژ در طول یک چرخه (چرخش کامل قاب) ژنراتور ارائه می دهیم.

برای وضوح، اجازه دهید موقعیت اولیه قاب را در ژنراتور، مطابق با نقطه شروع گزارش در نمودار (0 درجه) نشان دهیم.

نامگذاری ها:

• 1 - قطب های آهنربا S و N.
• 2 - قاب;
• 3 - جهت چرخش قاب
• 4- میدان مغناطیسی

حال بیایید ببینیم که چگونه EMF در طول یک چرخه چرخش قاب تغییر می کند. در موقعیت اولیه، EMF صفر خواهد بود. در حین چرخش، این مقدار به تدریج افزایش می یابد و در لحظه ای که قاب در زاویه 90 درجه قرار دارد به حداکثر می رسد. چرخش بیشتر قاب منجر به کاهش EMF می شود و در لحظه چرخش 180 درجه به حداقل می رسد.

با ادامه این فرآیند، می توانید ببینید که چگونه نیروی الکتروموتور تغییر جهت می دهد. ماهیت تغییرات در EMF که جهت را تغییر داد یکسان خواهد بود. یعنی به تدریج شروع به افزایش می‌کند و در نقطه مربوط به چرخش 270 درجه به اوج می‌رسد، پس از آن کاهش می‌یابد تا زمانی که فریم یک چرخه کامل چرخش (360 درجه) را کامل کند.

اگر نمودار برای چندین سیکل چرخش ادامه یابد، یک مشخصه سینوسی جریان الکتریکی متناوب را خواهیم دید. دوره آن با یک چرخش قاب مطابقت دارد و دامنه با حداکثر مقدار EMF (به جلو و عقب) مطابقت دارد.

حالا بیایید به سراغ دیگری برویم ویژگی مهمجریان الکتریکی متناوب - فرکانس. برای تعیین آن، حرف لاتین"f" و واحد آن هرتز (هرتز) است. این پارامتر تعداد چرخه های کامل (دوره) تغییر EMF را در یک ثانیه نمایش می دهد.

فرکانس با فرمول تعیین می شود: . پارامتر "T" زمان یک چرخه کامل (دوره) را نشان می دهد که در ثانیه اندازه گیری می شود. بر این اساس، با دانستن فراوانی، تعیین زمان پریود آسان است. به عنوان مثال، در زندگی روزمره از جریان الکتریکی با فرکانس 50 هرتز استفاده می شود، بنابراین، زمان دوره آن دو صدم ثانیه خواهد بود (1/50 = 0.02).

ژنراتورهای سه فاز

توجه داشته باشید که مقرون به صرفه ترین راه سودآوربرای بدست آوردن جریان متناوب از یک ژنراتور سه فاز استفاده می شود. یک نمودار ساده از طراحی آن در شکل نشان داده شده است.

همانطور که می بینید، ژنراتور از سه سیم پیچ قرار داده شده با افست 120 درجه استفاده می کند که توسط یک مثلث به هم متصل می شوند (در عمل، چنین اتصال سیم پیچ های ژنراتور به دلیل راندمان کم استفاده نمی شود). هنگامی که یکی از قطب های آهنربا از سیم پیچ عبور می کند، یک EMF در آن القا می شود.

دلیل تنوع جریان های الکتریکی چیست؟

بسیاری ممکن است یک سوال بجا داشته باشند - اگر می توانید یکی را انتخاب کنید و آن را استاندارد کنید، چرا از چنین جریان های الکتریکی مختلفی استفاده کنید؟ مسئله این است که هر نوع جریان الکتریکی برای حل یک مشکل خاص مناسب نیست.

به عنوان مثال، شرایطی را ارائه می دهیم که در آن استفاده از ولتاژ ثابت نه تنها سودآور نیست، بلکه گاهی اوقات غیرممکن خواهد بود:

• وظیفه انتقال ولتاژ در فواصل برای ولتاژ متناوب آسان تر است.
• تبدیل جریان الکتریکی مستقیم برای مدارهای الکتریکی غیرمشابه که سطح مصرف نامشخصی دارند عملاً غیرممکن است.
• حفظ سطح ولتاژ مورد نیاز در مدارهای جریان مستقیم بسیار دشوارتر و گرانتر از متناوب است.
• موتورهای ولتاژ متناوب از نظر ساختاری ساده تر و ارزان تر از ولتاژ مستقیم هستند. در این مرحله باید توجه داشت که برای چنین موتورهایی (ناهمزمان) سطح بالاجریان شروع، که اجازه نمی دهد از آنها برای حل مشکلات خاص استفاده شود.

اکنون نمونه هایی از وظایف را ارائه می دهیم که در آنها استفاده از ولتاژ ثابت مناسب تر است:

• برای تغییر سرعت چرخش موتورهای القاییبرای تغییر فرکانس منبع تغذیه مورد نیاز است که به تجهیزات پیچیده نیاز دارد. برای موتورهایی که با جریان مستقیم کار می کنند، کافی است ولتاژ تغذیه را تغییر دهید. به همین دلیل است که آنها در حمل و نقل الکتریکی نصب می شوند.
• تغذیه مدارهای الکترونیکیتجهیزات آبکاری و بسیاری از دستگاه های دیگر نیز توسط جریان مستقیم انجام می شود.
• ولتاژ DC برای انسان بسیار ایمن تر از ولتاژ AC است.

با توجه به مثال های بالا استفاده از آن ضروری می شود انواع مختلفولتاژ.

محتوا:

برای بیش از یک دهه، اختلافات در مورد اینکه کدام نوع جریان خطرناک تر است - AC یا DC ادامه دارد. برخی استدلال می کنند که این ولتاژ اصلاح شده است که تهدید بزرگی است، در حالی که دیگران صادقانه متقاعد شده اند که سینوسی جریان متناوب، همزمان با دامنه با ضربان قلب انسان، آن را متوقف می کند. اما، همانطور که همیشه در زندگی اتفاق می افتد، چند نفر - نظرات بسیار. از این رو شایسته است که از منظر علمی صرف به این موضوع نگاه کنیم. اما ارزش آن را دارد که آن را به زبانی انجام دهید که حتی برای آدمک ها قابل درک باشد، زیرا. همه افراد سابقه مهندسی برق ندارند. در عین حال، مطمئناً هر کسی می خواهد منشا جریان مستقیم و متناوب را بداند.

با چه چیزی باید شروع کرد؟ بله، احتمالاً از تعاریف - الکتریسیته چیست، چرا متغیر یا ثابت نامیده می شود، کدام یک از این انواع خطرناک تر است و چرا.

اکثر مردم می دانند که جریان مستقیم را می توان از بلوک ها یا باتری های مختلف دریافت کرد و جریان متناوب از طریق برق و به لطف آن لوازم برقی خانگی و کار روشنایی وارد آپارتمان ها و اماکن می شود. اما تعداد کمی از مردم به این فکر می کردند که چرا یک ولتاژ به شما امکان می دهد ولتاژ دیگری را دریافت کنید و چرا به آن نیاز است.

منطقی است که به تمام سوالاتی که پیش آمده پاسخ دهیم.

جریان الکتریکی چیست؟

جریان الکتریکی یک مقدار ثابت یا متغیر است که بر اساس یک حرکت جهت دار یا منظم ایجاد شده توسط ذرات باردار ایجاد می شود - در فلزات اینها الکترون، در الکترولیت - یون ها و در یک گاز - هر دو هستند. به عبارت دیگر این را می گویند برق"جریان" از طریق سیم.

برخی به اشتباه معتقدند که هر الکترون باردار در امتداد رسانا از منبع به سمت مصرف کننده حرکت می کند. این اشتباه است. این فقط بار را به الکترون های همسایه منتقل می کند، در حالی که خودش در جای خود باقی می ماند. آن ها حرکت آن بی نظم است، اما میکروسکوپی است. خوب، خود شارژ، با حرکت در امتداد هادی، به مصرف کننده می رسد.

جریان الکتریکی دارای پارامترهای اندازه گیری مانند: ولتاژ، به عنوان مثال. مقدار آن، با ولت (V) و قدرت جریان، که با آمپر (A) اندازه گیری می شود. آنچه در هنگام تبدیل بسیار مهم است، یعنی. کاهش یا افزایش با کمک دستگاه های خاص، یک مقدار به نسبت معکوس بر دیگری تأثیر می گذارد. این بدان معناست که با کاهش ولتاژ از طریق یک ترانسفورماتور معمولی، قدرت جریان را افزایش می دهند و بالعکس.

جریان DC و AC

اولین چیزی که باید متوجه شد تفاوت بین جریان مستقیم و متناوب است. واقعیت این است که دریافت جریان متناوب نه تنها آسان تر است، اگرچه این نیز مهم است. ویژگی های آن امکان انتقال در هر فاصله ای را در امتداد هادی ها با کمترین تلفات، به ویژه در ولتاژهای بالاتر و قدرت های پایین تر فراهم می کند. به همین دلیل است که خطوط برق بین شهرها دارای ولتاژ بالا هستند. و در حال حاضر در شهرک ها، جریان به بیشتر تبدیل می شود ولتاژ پایین.

اما دریافت جریان مستقیم از جریان متناوب بسیار آسان است که برای آن از دیودهای چند جهته (به اصطلاح پل دیودی) استفاده می شود. واقعیت این است که جریان متناوب (AC)، یا به عبارت بهتر فرکانس نوسانات آن، یک سینوسی است که با عبور از یکسو کننده، بخشی از نوسانات را از دست می دهد. بنابراین، خروجی یک ولتاژ ثابت (AC) است که فرکانس ندارد.

معقول است که مشخص کنیم، پس از همه، آنها چگونه تفاوت دارند.

تفاوت های فعلی

البته تفاوت اصلی AC و DC در قابلیت انتقال DC در مسافت طولانی است. در عین حال، اگر جریان مستقیم به همان روش منتقل شود، به سادگی باقی نمی ماند. با توجه به اختلاف پتانسیل تمام می شود. همچنین شایان ذکر است که تبدیل به یک متغیر بسیار دشوار است، در حالی که در جهت معکوس انجام چنین عملی بسیار آسان است.

تبدیل الکتریسیته به انرژی مکانیکی با کمک موتورهای AC بسیار مقرون به صرفه تر است، اگرچه مناطقی وجود دارد که در آنها فقط می توان از مکانیسم های جریان مستقیم استفاده کرد.

خوب، آخرین به نوبه خود، اما نه به این معنا - از این گذشته، جریان متناوب برای مردم ایمن تر است. به همین دلیل است که تمام وسایلی که در زندگی روزمره استفاده می شوند و با DC تغذیه می شوند جریان کم دارند. اما دقیقاً به دلایلی که در بالا ذکر شد، نمی توان به طور کامل استفاده از یک خطرناک تر را به نفع دیگری کنار گذاشت.

همه موارد فوق منجر به یک پاسخ کلی به این سؤال می شود که چگونه جریان متناوب با جریان مستقیم متفاوت است - اینها ویژگی هایی هستند که بر انتخاب یک منبع برق خاص در یک منطقه خاص تأثیر می گذارند.

انتقال جریان در فواصل طولانی

برخی از افراد سوالی دارند که در بالا به آن پاسخ سطحی داده شد: چرا مقدار زیادی برق از طریق خطوط برق (خطوط برق) می آید. ولتاژ بالا? اگر تمام پیچیدگی های مهندسی برق را نمی دانید، می توانید با این سوال موافق باشید. در واقع، اگر ولتاژ 380 ولت از طریق خط برق وارد شود، دیگر نیازی به نصب پست های ترانسفورماتور گران قیمت نخواهد بود. و شما مجبور نیستید برای نگهداری آنها پول خرج کنید، درست است؟ معلوم می شود که اینطور نیست.

واقعیت این است که سطح مقطع رسانایی که برق از طریق آن جریان می یابد فقط به قدرت جریان و مصرف برق آن بستگی دارد و ولتاژ کاملاً از آن دور می ماند. و این بدان معنی است که با قدرت جریان 2 A و ولتاژ 25000 ولت، می توانید از سیم مشابه 220 ولت با همان 2 A استفاده کنید. پس از این چه نتیجه ای حاصل می شود؟

در اینجا لازم است به قانون تناسب معکوس - در حین تبدیل فعلی، یعنی. ولتاژ افزایش می یابد، جریان کاهش می یابد و بالعکس. بنابراین، جریان ولتاژ بالا از طریق سیم های نازک تر به پست ترانسفورماتور ارسال می شود که تلفات انتقال کمتر را نیز تضمین می کند.

ویژگی های انتقال

دقیقاً در تلفات است که پاسخ به این سؤال که چرا انتقال جریان مستقیم به آن غیرممکن است مسافت های طولانی. اگر DC را از این زاویه در نظر بگیریم، به همین دلیل است که پس از طی مسافت کوتاهی هیچ برقی در هادی باقی نمی ماند. اما نکته اصلی در اینجا تلفات انرژی نیست، بلکه علت فوری آنها است که باز هم در یکی از ویژگی های AC و DC نهفته است.

واقعیت این است که فرکانس جریان متناوب در شبکه های برق عمومی در روسیه 50 هرتز (هرتز) است. این به معنای دامنه نوسان بار بین مثبت و منفی برابر با 50 تغییر در ثانیه است. صحبت کردن زبان ساده، هر 1/50 ثانیه شارژ قطبیت خود را تغییر می دهد ، این تفاوت بین جریان مستقیم است - عملاً یا کاملاً هیچ نوسانی در آن وجود ندارد. به همین دلیل است که DC به خودی خود مصرف می شود و از طریق یک هادی طولانی جریان می یابد. به هر حال، فرکانس نوسان، به عنوان مثال، در ایالات متحده آمریکا با روسی متفاوت است و 60 هرتز است.

نسل

این سوال همچنین در مورد چگونگی تولید جریان مستقیم و متناوب بسیار جالب است. البته شما می توانید هم یکی و هم دیگری را توسعه دهید، اما در اینجا مشکل اندازه و هزینه به وجود می آید. واقعیت این است که اگر یک ماشین معمولی را به عنوان مثال در نظر بگیریم، قرار دادن یک ژنراتور DC روی آن بسیار ساده تر خواهد بود، بدون اینکه پل دیودی را از مدار خارج کنیم. اما مشکل اینجاست.

اگر یکسو کننده را از ژنراتور ماشین بردارید، به نظر می رسد که حجم آن نیز باید کاهش یابد، اما این اتفاق نمی افتد. و دلیل این امر ابعاد ژنراتور DC است. علاوه بر این، هزینه به طور قابل توجهی افزایش می یابد، و بنابراین اعمال می شود ژنراتورهای متغیر.

بنابراین معلوم می شود که تولید DC سود بسیار کمتری نسبت به AC دارد و شواهد ملموسی برای این موضوع وجود دارد.

دو مخترع بزرگ در یک زمان به اصطلاح "جنگ جریان ها" را آغاز کردند که تنها در سال 2007 به پایان رسید. و مخالفان در آن نیکولا تسلا، همراه با جورج وستینگهاوس، حامیان سرسخت ولتاژ متناوب، و توماس ادیسون بودند که در همه جا از جریان مستقیم استفاده می کردند. بنابراین، در سال 2007، شهر نیویورک به طور کامل به سمت تسلا رفت و بدین ترتیب پیروزی او را رقم زد. ارزش آن را دارد که در این مورد کمی با جزئیات بیشتر صحبت کنیم.

داستان

شرکت توماس ادیسون، که "Edison Electric Light" نام داشت، در اواخر دهه 70 قرن نوزدهم تأسیس شد. سپس در روزگار شمع ها، لامپ های نفت سفید و روشنایی گاز، لامپ های رشته ای ادیسون می توانستند به طور مداوم به مدت 12 ساعت کار کنند. و اگرچه اکنون این ممکن است به طرز مضحکی کوچک به نظر برسد، اما یک پیشرفت واقعی بود. اما قبلاً در دهه 1880، این شرکت نه تنها توانست حق اختراع تولید و انتقال جریان مستقیم را از طریق یک سیستم سه سیمه (اینها "صفر"، "110+ ولت" و "-110 ولت") ثبت کند، بلکه همچنین قادر به ثبت اختراع بود. یک لامپ رشته ای با منبع 1200 ساعت معرفی کنید.

پس از آن بود که عبارت توماس ادیسون متولد شد که بعداً برای تمام جهان شناخته شد: "ما خواهیم ساخت روشنایی الکتریکیآنقدر ارزان که فقط ثروتمندان شمع می سوزانند.»

خوب، تا سال 1887، بیش از 100 نیروگاه با موفقیت در ایالات متحده کار می کردند که جریان مستقیم تولید می کردند و در آنجا سیستم سه سیمه است که برای انتقال استفاده می شود، که حداقل برای کاهش تلفات برق استفاده می شود.

اما یک دانشمند در زمینه فیزیک و ریاضیات، جورج وستینگهاوس، پس از خواندن حق ثبت اختراع ادیسون، به یک جزئیات بسیار ناخوشایند پی برد - این اتلاف عظیم انرژی در حین انتقال بود. در آن زمان، ژنراتورهای جریان متناوب از قبل وجود داشت، که به دلیل تجهیزاتی که روی چنین انرژی کار می کردند، محبوب نبودند. در آن زمان مهندس با استعداد نیکولا تسلا هنوز برای ادیسون در شرکت کار می کرد، اما یک روز که بار دیگر از افزایش حقوق محروم شد، تسلا طاقت نیاورد و به سراغ یکی از رقیبانش که وستینگهاوس بود رفت. در یک مکان جدید، نیکولا (در سال 1988) اولین کنتور برق را ایجاد کرد.

از این لحظه است که خود "جنگ جریان ها" آغاز می شود.

نتیجه گیری

بیایید سعی کنیم اطلاعات فوق را خلاصه کنیم. امروزه تصور استفاده (هم در زندگی روزمره و هم در تولید) از یکی از انواع برق غیرممکن است - تقریباً در همه جا جریان مستقیم و متناوب وجود دارد. به هر حال، در جایی یک ثابت مورد نیاز است، اما انتقال آن در فواصل طولانی غیرممکن است، و در جایی یک متغیر.

البته ثابت شده است که AC بسیار ایمن تر است، اما دستگاه هایی که به صرفه جویی چند برابری در مصرف برق کمک می کنند، در حالی که فقط می توانند روی DC کار کنند، چطور؟

به همین دلایل است که این جریان ها اکنون در زندگی ما "همزیستی مسالمت آمیز" دارند و به "جنگ" که بیش از 100 سال طول کشید پایان می دهند. تنها چیزی که نباید فراموش شود این است که هر چقدر هم که یکی از دیگری ایمن تر باشد (ولتاژ ثابت و متناوب مهم نیست) می تواند صدمات زیادی به بدن وارد کند حتی مرگ.

و به همین دلیل است که هنگام کار با ولتاژ، لازم است تمام هنجارها و قوانین ایمنی را با دقت رعایت کنید و توجه و دقت را فراموش نکنید. از این گذشته ، همانطور که نیکولا تسلا گفت ، نباید از برق ترسید ، باید به آن احترام گذاشت.

دستورالعمل

ابتدا بیایید بفهمیم جریان الکتریکی چیست. حرکت جهت دار () ذرات باردار جریان الکتریکی نامیده می شود. در جریان متناوب هادی برای فواصل زمانی معادل می گذرد مقدار متفاوتذرات باردار. در یک ثابت، تعداد این ذرات برای یک زمان همیشه معادل است.

جریان متناوب به طور مداوم قدرت، بزرگی یا جهت خود را تغییر می دهد. و این تغییرات همیشه دوره ای هستند یعنی در فواصل زمانی معین تکرار می شوند. برای مثال با استفاده از متغیر جاریباتری را نمی توان شارژ کرد یا نمی توان از آن برای چنین اهداف فنی استفاده کرد.

بر خلاف دائمی جاری، متغیر چندین معنی اضافی دارد: - دوره - مقدار زمانی تکمیل یک چرخه کامل از شاخص های متغیر. جاری; نیم چرخه و فرکانس (تعداد چرخه برای یک دوره زمانی خاص)؛ - دامنه - بالاترین ارزشمتغیر جاری;- مقدار فوری - ارزش جاری V این لحظهزمان.

جریان متناوب رایج تر و پرکاربردتر است. تبدیل آن به جریان متناوب با ولتاژ متفاوت آسان تر است تا بسته به نیازهای لازم ولتاژ در شبکه ها تغییر کند. این را می توان با ترانسفورماتور انجام داد. ترانسفورماتور وسیله ای است که جریان متناوب یک ولتاژ را به جریان یکسان، اما ولتاژ متفاوت در فرکانس یکسان تبدیل می کند. جاری.

پنومونی کروپوسی به طور حاد و اغلب پس از هیپوترمی شدید شروع می شود. درجه حرارت تا 39-40 درجه است، بیمار دارای لرز شدید است. بلافاصله در هنگام تنفس و از سمت ریه آسیب دیده درد ایجاد می شود. سرفه با خروج خلط چسبناک چرکی از خون همراه است. وضعیت بیمار وخیم است. تنفس کم عمق، سریع، همراه با تورم بال های بینی است. سمت آسیب دیده قفسه سینه به طور محسوسی در هنگام تنفس از سمت سالم عقب می ماند.

امروزه در سیاره زمین، 98 درصد کل برق توسط دینام تولید می شود. تولید و انتقال چنین جریانی در فواصل طولانی بسیار آسان است. در این مورد، جریان و ولتاژ می توانند بارها و بارها افزایش یا کاهش پیدا کنند - تبدیل شوند. کار با جریان انجام می شود نه ولتاژ. بنابراین، هر چه مقدار آن کمتر باشد، تلفات در سیم ها کمتر می شود.

بسیاری از کاربران معتقدند که فقط از جریان متناوب با ولتاژ 220 ولت و فرکانس 50 هرتز استفاده می شود. این فقط برای لامپ های رشته ای، موتورهای الکتریکی در جاروبرقی ها، یخچال ها صادق است.

در هر لوازم خانگی پیچیده ای که با برق AC تغذیه می شود، قطعاتی وجود دارند که با آن کار می کنند ولتاژ ثابتبا معانی مختلف پیش بینی اینکه این مقادیر ممکن است چه باشند عملا غیرممکن است. بنابراین، تمام مصرف کنندگان در خروجی دارای جریان متناوب با فرکانس و ولتاژ یکسان هستند.

دی سی

علیرغم این واقعیت که سهم تولید DC تنها 2٪ است، ارزش آن بسیار زیاد است. جریان مستقیم توسط سلول های گالوانیکی، باتری ها، ترموکوپل ها، پنل های خورشیدی تولید می شود.

پنل های خورشیدیامروزه که موضوع استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به شدت مطرح شده است، تبدیل به یک حوزه بسیار امیدوارکننده از انرژی می شوند.

جریان مستقیم موتورهای لوکوموتیو را در حمل و نقل ریلی تغذیه می کند، در شبکه هواپیما و اتومبیل ها استفاده می شود.

وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی در جاده های شهرهای مدرن روز به روز بیشتر می شود. برای شارژ باتری آنها، ایستگاه هایی ساخته می شود که نیاز آنها به جریان مستقیم را تامین می کند.

سوکت ها چه باید باشند

ابعاد سوکت ها، نوع آنها، موادی که از آن ساخته شده اند، در درجه اول به هدف سوکت ها، جریان ها و ولتاژهایی که برای آنها طراحی شده اند بستگی دارد. دستگاه های ولتاژ DC دارای شاخه های پلاریزه هستند. بنابراین، سوکت برای آنها باید قطبی باشد. سپس حتی کاربر بی تجربهقادر به اشتباه گرفتن "+" و "-" نخواهد بود.

جریان متناوب در مدار یک جریان الکتریکی از ذرات باردار است که جهت و سرعت آن به طور متناوب بر اساس قانون خاصی در زمان تغییر می کند.

دستورالعمل

رجوع به عام شود مدار الکتریکیدر کتاب مدرسه توضیح داده شده است. در آنجا خواهید دید که جریان متناوب یک جریان الکتریکی است که مقدار آن بر اساس قانون سینوسی یا کسینوسی تغییر می کند. این بدان معنی است که بزرگی جریان در شبکه AC با توجه به قانون سینوسی یا کسینوس متفاوت است. به طور دقیق، این مربوط به جریانی است که در خانه جریان دارد شبکه برق. با این حال، جریان سینوسی نیست تعریف مشترکجریان متناوب و ماهیت جریان آن را به طور کامل توضیح نمی دهد.

نمودار یک موج سینوسی را روی یک کاغذ بکشید. توسط این برنامهمی توان مشاهده کرد که مقدار خود تابع، که با قدرت فعلی در این زمینه بیان می شود، از یک مقدار مثبت به یک مقدار منفی تغییر می کند. علاوه بر این، زمان تغییر علامت همیشه یکسان است. این زمان را دوره نوسانات جریان و زمان متقابل را فرکانس جریان متناوب می نامند. به عنوان مثال، فرکانس AC خانگی 50 هرتز است.

توجه داشته باشید که تغییر علامت تابع به صورت فیزیکی است. در واقع، این تنها به این معنی است که در یک نقطه از زمان جریان شروع به جریان در جهت مخالف می کند. علاوه بر این، اگر قانون تغییر سینوسی باشد، تغییر جهت حرکت به طور ناگهانی رخ نمی دهد، بلکه با کاهش تدریجی سرعت حرکت می کند. از این رو مفهوم جریان متناوب و تفاوت اصلی آن با جریان مستقیم است که همیشه در یک جهت جریان دارد و مقدار ثابتی دارد. همانطور که می دانید جهت جریان با جهت ذرات دارای بار مثبت در مدار مشخص می شود. بنابراین، در یک مدار جریان متناوب، ذرات باردار از طریق زمان مشخصجهت حرکت آنها را برعکس تغییر دهید.

جریان الکتریکی به خودی خود چیزی نیست جز حرکت منظم همه ذرات باردار در گازها، الکترولیت ها و اجسام فلزی. این عناصر که بار مشخصی را حمل می کنند شامل یون ها و الکترون ها هستند. امروز سعی خواهیم کرد آنچه را روشن کنیم تفاوت بین جریان متناوب و جریان مستقیم، زیرا در عمل اغلب با هر دو نوع مواجه می شود.

مشخصات DC

جریان مستقیم یا DC بنابراین در انگلیسی یک نوع مشابه را مشخص می کند که ویژگی برای هیچ دوره زمانی پارامترهای خود را تغییر نمی دهد. یک خط تیره افقی کوچک یا دو خط موازی با اجرای خط تیره یکی از آنها یک نمایش گرافیکی از جریان مستقیم است.

دامنه - بیشتر و لوازم برقی، شامل تجهیزات کامپیوتر، تلویزیون و گجت، استفاده در شبکه های خانگی و اتومبیل. برای تبدیل AC به DC در ناحیه خروجی، از ترانسفورماتورهای ولتاژ با یکسو کننده یا منبع تغذیه تخصصی استفاده می شود.

یک مثال رایج از مصرف DC تقریباً تمام ابزارهای برقی است که با باتری کار می کنند. دستگاه باتریدر هر صورت منبع قدرت باقی می ماند نوع دائمی. تبدیل به AC در صورت لزوم با کمک اینورترها - عناصر ویژه به دست می آید.

اصل عملکرد جریان متناوب چیست

مخفف انگلیسی AC (جریان متناوب) نشان دهنده جریانی است که در طول زمان جهت و اندازه آن تغییر می کند. بخش سینوسی "~" علامت گذاری مشروط آن بر روی ابزار است. برنامه بعد از این نماد و سایر مشخصات نیز اعمال می شود.

در زیر یک شکل با مشخصات اصلی این نوع جریان - فرکانس اسمی و ولتاژ عملیاتی آورده شده است.

لازم به ذکر است که ویژگی های تغییر در نمودار سمت چپ، ساخته شده برای جریان تک فاز، مقدار و جهت ولتاژ با انتقال به صفر برای یک دوره زمانی معین T. سه سینوسی به اندازه یک سوم جابجا می شوند. دوره در جریان سه فازدر نمودار دیگری

علامت های "a" و "b" نشان دهنده فازها هستند. هر یک از ما ایده ای در مورد حضور در یک پریز 220 ولت معمولی داریم. اما برای بسیاری، این یک کشف خواهد بود که حداکثر یا مقدار دامنه نامیده می شود، بیشتر از مقدار فعلی با مقداری برابر با ریشه دو و 311 ولت است.

بدیهی است که در مورد جریان نمای دائمیپارامترهای جهت و ولتاژ بدون تغییر باقی می مانند، اما برای متغیر، تبدیل این مقادیر مشاهده می شود. در شکل، جهت معکوس، مساحت نمودار زیر صفر است.

بیایید به فرکانس برویم. این مفهوم به معنای نسبت دوره ها (سیکل های کامل) به یک واحد متعارف یک بازه زمانی است. این شاخص بر حسب هرتز اندازه گیری می شود. فرکانس استاندارد اروپا 50 است، در ایالات متحده استاندارد قابل اجرا 60G است.

این مقدار تعداد تغییرات جهت جریان را در یک ثانیه به سمت مخالف و بازگشت به حالت اولیه را نشان می دهد.

جریان متناوب با جریان مستقیم و در پریزها وجود دارد. چرا جریان مستقیم وجود ندارد؟ این کار به این منظور انجام می شود که بتوان با استفاده از ترانسفورماتورها ولتاژ مورد نیاز را به هر میزان و بدون تلفات زیاد بدست آورد. این تکنیک باقی می ماند بهترین راهانتقال برق در مقیاس صنعتی در فواصل طولانی با حداقل تلفات.

ولتاژ نامی که توسط ژنراتورهای قدرتمند نیروگاه ها تامین می شود، در خروجی حدود 330000-220000 ولت است. در یک پست واقع در منطقه مصرف، این مقدار با انتقال به نسخه سه فاز 380 ولت به 10000 ولت تبدیل می شود. و یک ولتاژ تک فاز به آپارتمان شما تامین می شود. ولتاژ بین صفر و فاز 220 ولت خواهد بود و در شیلد بین فازهای مختلف نشانگر مشابه 380 ولت است.

موتورهای آسنکرون که با جریان متناوب کار می کنند بسیار قابل اعتمادتر هستند و طراحی ساده تری نسبت به همتایان DC دارند.

تبدیل AC به DC

برای گونه ای از چنین تحولی بهترین راه- استفاده از یکسو کننده ها:

• اتصال پل دیود اولین مرحله در این روش است. ساخت 4 دیود با قدرت مورد نیازبه فرآیند نوعی قطع کردن مرزهای بالای سینوسی از نوع متغیری که قبلاً برای ما آشنا بود کمک می کند. بنابراین، یک جریان یک طرفه به دست می آید.

تغییرات ناشی از کاهش ریپل به رنگ آبی نمایش داده می شود.

• تنظیم شده اند تا در صورت لزوم سطح عملکرد ضربان را کاهش دهند.

مبدل DC به AC

که در این موردروند نسبتاً پیچیده به نظر می رسد. اینورتر - یک دریافت استاندارد در شرایط خانگی، یک ژنراتور ولتاژ از نوع دوره ای است که از یک ثابت نزدیک به یک سینوسی به دست می آید.

قیمت های بالا برای دستگاه مشابهبه دلیل پیچیدگی طراحی هزینه تا حد زیادی به دلیل حداکثر قدرتجریان خروجی

در شرایط نسبتاً نادر استفاده می شود. به عنوان مثال، در صورت لزوم، ابزار یا وسایلی را به شبکه برق خودرو متصل کنید.