ولتاژ AC. تفاوت بین جریان متناوب و جریان مستقیم چیست - توضیحی در کلمات ساده

در ابتدا مردم نمی دانستند جریان چیست. بار ساکن شناخته شده بود، اما هیچ کس ماهیت الکتریسیته را درک یا درک نکرد. قرن ها طول کشید تا کولمب نظریه خود را توسعه داد و کشیش آلمانی فون کلاین کشف کرد که قوطی می تواند انرژی را ذخیره کند. زمانی که ون دو گراف اولین ژنراتور را ایجاد کرد، هر کسی از قبل تفاوت بین جریان مستقیم و جریان متناوب را می دانست.

تاریخچه جریان الکتریکی متناوب و مستقیم

به عنوان مثال، از زمان های قدیم، مردم دیده اند که کریستال تورمالین خاکستر را جذب می کند. به هر حال، خواص پیزوالکتریک ابتدا دقیقاً بر روی نمونه تورمالین توصیف شد.

در اوایل قرن نوزدهم، نشان داده شد که یک کریستال گرم شده دارای بار الکتریکی می شود. به دلیل تغییر شکل، دو قطب تشکیل شد:

• جنوبی (آنالوگ).
• شمالی (ضد منطقی).

علاوه بر این، اگر دمای پس از گرم شدن ثابت بماند، الکتریسیته از بین می رود. سپس ظاهر قطب ها از قبل در هنگام خنک شدن مشخص می شود. به نظر می رسد که یک کریستال تورمالین با تغییر دما برق تولید می کند. تحقیقات بیشتر نشان داد که اندازه پتانسیل به موارد زیر بستگی دارد:

1. سطح مقطع کریستال (برش در سراسر قطب).
2. تفاوت دما

سایر عوامل بر میزان شارژ تأثیری ندارند. این پدیده پیرو الکتریسیته نامیده می شود. تورمالین دی الکتریک به آرامی توسط جریانی که در داخل جریان داشت شارژ می شد. و بار به دلیل خاصیت عایق بودن در جای خود (مناطق خاصی از سطح) باقی ماند. تا زمانی که قطب های تورمالین با یک هادی کوتاه شوند، کریستال با تغییر دما به جمع آوری بار ادامه می دهد. خط اتصال قطب ها را محور پیرو الکتریک می نامیدند.

پیزوالکتریک توسط جفت معروف کوری بر پایه تورمالین در سال 1880 کشف شد. متوجه شدیم که وقتی اندازه کریستال تغییر می کند ، بارها شروع به تولید می کنند ، فقط باید روشی برای انجام آزمایش ارائه داد. کوری برای این کار از فشار ساکن یک جرم معمولی استفاده کرد. آزمایش بر روی یک سطح عایق انجام می شود. به عنوان مثال، جرم 1 کیلوگرمی باعث ظاهر شدن بار الکتریکی در کریستال تورمالین در پنج صدم واحدهای ساکن می شود.

جریان الکتریکی چگونه است

جالب است که یک نظریه منسجم در مورد پدیده توصیف شده هنوز ایجاد نشده است. ذکر این نکته ضروری است که در طبیعت هزینه هایی با روش های مختلف به دست می آید. در هنگام رعد و برق، این به دلیل نیروهای اصطکاک توده‌های هوا، مولکول‌های رطوبت و سایر پدیده‌ها اتفاق می‌افتد. زمین دارای بار منفی است، جریان دائماً در جو به سمت بالا جریان می یابد. جریان به دلایلی حرکت حامل های شارژ است. به عنوان مثال، اختلاف پتانسیل، تفاوت در سطح حامل بین دو نقطه در فضا است.

با فشار آب مقایسه کنید هنگامی که انسداد برداشته می شود، جریان به سمت فشار پایین تر حرکت می کند. حالا بیایید قیاسی با کریستال تورمالین بگیریم. فرض کنید اتهامات در انتهای آن ظاهر می شود. در مرحله بعد، به عنوان مثال، با یک رشته سیم مسی باید حرکت ایجاد کنید. بیایید قطب ها را با هم متحد کنیم و یک جریان الکتریکی جاری شود. حرکت حامل ها تا زمانی که پتانسیل برابر شود ادامه خواهد داشت. در این حالت کریستال تخلیه می شود.

نمی توان در مورد تغییرپذیری یا ثبات جریان در طول دوره مشخص شده فرآیند گفت. جریان متناوب و مستقیم ایده آل های فیزیکی هستند و به دلیل سادگی نسبی در به دست آوردن مدل های ریاضی و کنترل تجهیزات تکنولوژیکی به کمک آنها مورد استفاده قرار می گیرند.

جریان الکتریکی در واقعیت

در عمل، شکل جریان (چگالی بار در مقابل زمان) سینوسی نیست. به دلایل مختلف، نمای نمودار مخدوش است. این، به عنوان مثال، هنگام راه اندازی و توقف تجهیزات، به دلیل تداخل القایی با ماهیت مختلف، رخ می دهد. شکل جریان متناوب و مستقیم مخدوش است. علاوه بر این، مدتهاست ثابت شده است که این به تجهیزات آسیب می رساند. روش هایی برای مقابله با چنین بلای مورد نیاز بود و ریاضیدانان به تجزیه و تحلیل طیفی دست یافتند.

یک نوسان از هر شکلی را می توان به صورت مجموع با وزن مخصوص متفاوت از ساده ترین سینوسی ها با فرکانس های مختلف نشان داد. معلوم می شود که توده ای از اجزاء همزمان در طول مدار حرکت می کنند و مجموعاً جریان می دهند. و لزوماً همه اجزاء همراه با جرم اصلی حرکت نمی کنند. بیایید عناصر را به عنوان گروهی از مورچه ها تصور کنیم که هر کدام در جهت خود می کشند و اثر حاصل باعث می شود که بار فقط به یکی منتقل شود. اشاره می کنیم که هر جزء علاوه بر ضریب (دامنه)، یک فاز (جهت) دارد و هارمونیک نامیده می شود.

آبشارهای فناوری طوری چیده شده اند که فرکانس های مفید (عمدتا 50 هرتز) از داخل دستگاه عبور می کنند و بقیه به زمین می روند. علامتی برای حل مشکل ذکر شده در ابتدا مشخص شده است. هر گونه نوسان به عنوان مجموعه ای از سیگنال های مفید و مضر نشان داده می شود، بر این اساس قرار است تجهیزات به درستی طراحی شوند. به عنوان مثال، همه گیرنده ها بر اساس اصل توصیف شده کار می کنند: آنها به طور انتخابی جریان فرکانس مورد نظر را عبور می دهند. بنابراین می توان تداخل را قطع کرد و موج با حداقل اعوجاج در فواصل طولانی منتقل می شود.

نمونه هایی از استفاده از AC و DC

جریان تخلیه باتری ماشین تقریبا ثابت است. ولتاژ در اینجا به تدریج کاهش می یابد، و بنابراین، حتی با همان بار، اثر از نظر زمانی متفاوت است. به طور کلی، به آرامی اتفاق می افتد. جریان در یک جهت جریان دارد و چگالی تقریباً ثابتی از خود نشان می دهد. به طور مشابه کار کنید:

1. باتری تلفن همراه.
2. هر نوع باتری.
3. باتری لپتاپ.

در طبیعت، به استثنای زمین مادر، هیچ منبع جریان مستقیم (مولد) وجود ندارد. ایجاد روتورهایی برای شخص بسیار راحت تر است که با چرخش در یک فرکانس خاص شرایطی را برای تشکیل جریان الکتریکی متناوب در سیم پیچ های استاتور ایجاد می کند. سپس فرکانس صنعتی 50 هرتز از سیم ها عبور کرده و از طریق پست به مصرف کننده تغذیه می شود.

در نظر گرفتن آداپتورها به عنوان منبع جریان مستقیم مجاز است. اینها دستگاه هایی هستند که AC را به DC تبدیل می کنند. به عنوان مثال، برای تلفن های همراه +5 ولت است، و برای رادیوهای تلفن همراه یک پخش بزرگ مشخص است. یک دستگاه DC فقط می تواند بر اساس رتبه ای که برای آن طراحی شده است کار کند. در غیر این صورت، یا عملکرد مختل می شود، یا - با انحرافات زیاد - امکان شکست کامل وجود دارد.

این برای هر دو AC و DC صدق می کند. حالا وقت آن است که بگوییم در صنعت تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب و بالعکس عملی نمی شود. به دلایل اقتصادی، موتورها در سه فاز کار می کنند. هر کدام یک جریان متناوب با فرکانس 50 هرتز در نظر گرفته می شوند. در بالا گفتیم که هر هارمونیک یک فاز دارد. در این حالت فاز 120 درجه است. دایره ای با 360 درجه تشکیل می شود. به نظر می رسد که سه فاز به طور مساوی از یکدیگر فاصله دارند. در این سناریو، تولید انرژی برای ژنراتورهای برق آبی آسان تر است که به شکل بدون تغییر وارد خانه ها می شود. اما تنها فاز جریان متناوب وارد آپارتمان می شود.

بنابراین، لوازم خانگی در ساختار داخلی بسیار متفاوت از صنعتی است. پارامترهای جریان متناوب به عنوان مهم شناخته می شوند. در هر ایالت، آنها استاندارد شده و به وضوح رعایت می شوند. پارامترهای AC عبارتند از:

1. مقدار موثر ولتاژ ثابتی است که در یک هادی معمولی ثابت است. مقدار موثر کمتر از دامنه تا ریشه دو برابر یا نزدیک به مقدار مشخص شده است. الزامات مورد نیاز برای RF 220-230 ولت به علاوه یا منهای 10٪ از اسمی است.
2. افزایش الزامات سختگیرانه بر فرکانس جریان متناوب اعمال می شود. حد انحراف از 50 هرتز بر حسب دهم درصد اندازه گیری می شود. بنابراین، توجه زیادی به تثبیت حرکت شفت در نیروگاه برق آبی می شود. پارامتر به سرعت چرخش آن بستگی دارد.
3. اعوجاج های غیرخطی یک موضوع جداگانه در نظر گرفته می شود. الزامات زیادی وجود دارد، تصمیم گیری آسان نیست. هارمونیک های فرکانس اساسی به ویژه به شدت نرمال شده است، به عنوان مثال: 100، 150، 200، 250 هرتز.

الزامات مشابهی برای پارامترهای جریان مستقیم اعمال می شود. بیایید بگوییم که باتری های شناخته شده خودرو در واقع شامل 12 ولت نیستند، بلکه 14 ولت در زرادخانه هستند. با تخلیه آنها ولتاژ کاهش می یابد. اگر ولتاژ 11.9 ولت روی باتری ثبت شود، بانک از کار افتاده در نظر گرفته می شود. پیشنهاد می کنیم دستورالعمل ها را با دقت مطالعه کنید. اضافه کنیم: در برخی از لپ‌تاپ‌ها مصرف دقیق باتری شارژ می‌شود. در این مورد، سطح در دو سوم کامل حفظ می شود. اعتقاد بر این است که در این صورت باتری بیشتر دوام می آورد.

بنابراین، الزامات با هدف حفظ عملکرد طولانی و صحیح تجهیزات است. پارامترهای جریان مستقیم و متناوب عاملی است که قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم را تعیین می کند.

دو نوع جریان در برق وجود دارد - مستقیم و متناوب. دستگاه ها همچنین نیاز به یک یا نوع دیگری از جریان برای تغذیه دارند. امکان کار آنها به این بستگی دارد و گاهی اوقات یکپارچگی پس از اتصال به منبع تغذیه اشتباه است. چه تفاوتی بین جریان متناوب و جریان مستقیم وجود دارد، در این مقاله با پاسخی کوتاه به ساده ترین کلمات خواهیم گفت.

تعریف

جریان الکتریکی حرکت مستقیم ذرات باردار است. این تعریف کتاب درسی فیزیک است. به عبارت ساده می توان آن را طوری ترجمه کرد که اجزای آن همیشه جهتی داشته باشند. در واقع این جهت در گفتگوی امروز تعیین کننده است.

جریان متناوب (جریان جایگزین - AC) با جریان مستقیم (جریان مستقیم - DC) متفاوت است زیرا جریان دوم دارای الکترون ها (حامل بار) است که همیشه در یک جهت حرکت می کنند. بر این اساس، تفاوت بین جریان متناوب این است که جهت حرکت و قدرت آن به زمان بستگی دارد. به عنوان مثال، در یک خروجی، جهت و مقدار ولتاژ به ترتیب و شدت جریان بر اساس یک قانون سینوسی با فرکانس 50 هرتز تغییر می کند (قطب بین سیم ها 50 بار در ثانیه تغییر می کند).

برای ساختگی در برق، به اصطلاح، ما این را در یک نمودار نشان خواهیم داد، که در آن قطبیت و ولتاژ در امتداد محور عمودی و زمان در امتداد محور افقی نشان داده شده است:

خط قرمز یک ولتاژ ثابت را نشان می دهد، در طول زمان بدون تغییر باقی می ماند، با این تفاوت که هنگام تعویض بار قدرتمند یا اتصال کوتاه تغییر می کند. امواج سبز جریان سینوسی را نشان می دهد. می بینید که برخلاف جریان مستقیم که الکترون ها همیشه از منفی به مثبت جریان دارند و جهت جریان الکتریکی از مثبت به منفی است، به جلو و عقب جریان دارد.

به بیان ساده، تفاوت این دو مثال در این است که ثابت همیشه روی سیم های یکسانی مثبت و منفی دارد. اگر در مورد یک متغیر صحبت کنیم، پس از مفاهیم فاز و صفر در منبع تغذیه استفاده می شود. اگر به طور قیاسی با یک ثابت در نظر بگیریم، فاز و صفر مثبت و منفی هستند، فقط قطبیت 50 بار در ثانیه تغییر می کند (در ایالات متحده آمریکا و تعدادی از کشورها 60 بار در ثانیه و در هواپیماها بیش از 400 بار) .

اصل و نسب

تفاوت بین AC و DC در منشا آنها نهفته است. جریان مستقیم را می توان از سلول های گالوانیکی مانند باتری ها و آکومولاتورها به دست آورد.

همچنین می توان آن را با استفاده از دینام به دست آورد - این نام قدیمی برای یک ژنراتور DC است. به هر حال، با کمک آنها، انرژی برای اولین شبکه های الکتریکی تولید شد. ما در مقاله ای در مورد این موضوع، در یادداشت هایی درباره جنگ ایده ها بین تسلا و ادیسون صحبت کردیم. بعدها این نام به ژنراتورهای کوچک برای روشن کردن چراغ های جلو دوچرخه داده شد.

جریان متناوب نیز با کمک ژنراتورها، در زمان ما بیشتر سه فاز تولید می شود.

همچنین، هر دو ولتاژ را می توان با استفاده از مبدل های نیمه هادی و یکسو کننده ها به دست آورد. بنابراین می توانید جریان متناوب را تصحیح کنید یا آن را با تبدیل جریان مستقیم دریافت کنید.

فرمول های محاسبه جریان مستقیم

تفاوت بین یک متغیر و یک ثابت، فرمول های محاسبه فرآیندهای رخ داده در مدار است. بنابراین مقاومت برای یک بخش از مدار یا برای یک مدار کامل محاسبه می شود:

E=I/(R+r)

قدرت نیز به سادگی محاسبه می شود:

فرمول های محاسبه جریان متناوب

در محاسبات مدارهای جریان متناوب، تفاوت در فرمول ها به دلیل تفاوت در فرآیندهای رخ داده در ظرفیت ها و اندوکتانس ها است. سپس فرمول قانون اهم برای مقاومت فعال خواهد بود.

جریان الکتریکی انتقال بار یا حرکت ذرات باردار بین نقاطی با پتانسیل الکتریکی متفاوت است. یون ها، پروتون ها و/یا الکترون ها می توانند بار الکتریکی را حمل کنند. 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 است که بدانید جریان مستقیم چه تفاوتی با جریان متناوب دارد.

جریان مستقیم و متناوب

هر پدیده ای که مستقیماً قابل مشاهده یا «احساس» نباشد، با کمک تشبیهات 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 صاف از مقدار به مقدار دارد. 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 اروپایی 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 ولتاژ تغذیه در شبکه به 380 ولت می رسد. این از کجا می آید؟ در یک شبکه ثابت، مقدار ولتاژ بدون تغییر است و زمانی که تغییر می کند، یا کاهش می یابد یا افزایش می یابد. این 220 ولت مقدار ولتاژ کاری یک جریان سینوسی با دامنه 380 ولت است. بنابراین، شکل تغییر مقادیر آنقدر مهم است که با یک تفاوت شدید از یک سینوسی، ولتاژ کاری نیز بسیار تغییر خواهد کرد.

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 برای خرابی، مقدار موثر نیست، بلکه حداکثر مقدار ولتاژ است که گرفته می شود. از این گذشته ، مطمئناً ممکن است این فکر ایجاد شود: "چرا در شبکه 220 ولت خازن هایی برای 400 ولت وجود دارد؟". جواب اینجاست، در شبکه 220 ولت، ولتاژ در حالت عادی تا 380 ولت می رسد و با یک خرابی کوچک، 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 مقاومت القایی می شود. این خاصیت آنها در مدار نوسانی - اساس همه ارتباطات - استفاده می شود.

دستورالعمل

ابتدا بیایید بفهمیم جریان الکتریکی چیست. حرکت جهت دار () ذرات باردار جریان الکتریکی نامیده می شود. در جریان متناوب یک هادی، تعداد متفاوتی از ذرات باردار در فواصل زمانی معادل عبور می کنند. 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 مقدار متغیر جاری;- مقدار فوری - ارزش جاریدر این لحظه از زمان.

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 AC تغذیه می شود، گره هایی وجود دارند که با ولتاژ ثابت با مقادیر متفاوت کار می کنند. 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.

امروزه، زمانی که موضوع استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به شدت مطرح شده است، باتری های خورشیدی در حال تبدیل شدن به یک حوزه بسیار امیدوارکننده از انرژی هستند.

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. در این صورت حتی یک کاربر بی تجربه نیز نمی تواند جای "+" و "-" را اشتباه بگیرد.

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

به کلیات مدار الکتریکی که در کتاب مدرسه توضیح داده شده مراجعه کنید. 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 شبکه برق خانگی جریان می یابد. با این حال، سینوسی بودن جریان یک تعریف کلی از جریان متناوب نیست و ماهیت جریان آن را به طور کامل توضیح نمی دهد.

نمودار یک موج سینوسی را روی یک کاغذ بکشید. این نمودار نشان می دهد 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 بعد از مدت زمان معینی جهت حرکت خود را به سمت مخالف تغییر می دهند.

الکتریسیته نوعی انرژی است که با حرکت الکترون ها از طریق یک ماده رسانا منتقل می شود. به عنوان مثال، فلزات مواد بسیار رسانای الکتریکی هستند و امکان حرکت آسان الکترون ها را فراهم می کنند. در داخل یک ماده رسانا، الکترون ها می توانند در یک یا چند جهت حرکت کنند.

مفهوم جریان مستقیم و متناوب

جریان مستقیم از ماهیت حرکت بارهای الکتریکی مشخص می شود. به طور مشابه، می توانید تعیین کنید که جریان متناوب چیست.

1. هنگامی که جریان بارهای الکتریکی در یک جهت داده می شود، جریان مستقیم در نظر گرفته می شود.
2. هنگامی که جریان الکترون در طول زمان جهت و شدت تغییر می کند، جریان متناوب نامیده می شود. علاوه بر این، تغییرات طبق یک قانون سینوسی چرخه ای هستند.

اکثر شبکه های الکتریکی مدرن از جریان الکتریکی متناوب استفاده می کنند که در نیروگاه ها توسط ژنراتورهای مناسب تولید می شود.

جریان مستقیم (DC) توسط باتری ها، سلول های سوختی و ماژول های فتوولتائیک تولید می شود. ژنراتورهای DC نیز وجود دارد. راه دیگر دریافت آن، تبدیل جریان متناوب تک فاز و سه فاز (AC) با استفاده از یکسو کننده ها است.

در غیر این صورت، AC را می توان از DC با استفاده از اینورترها به دست آورد، اگرچه فناوری در اینجا تا حدودی پیچیده تر است.

داستان

در طبیعت، الکتریسیته نسبتاً کمیاب است: فقط توسط چند حیوان تولید می شود و در برخی از پدیده های طبیعی وجود دارد. در جستجوی تولید مصنوعی جریانی از الکترون‌ها، دانشمندان متوجه شدند که می‌توان الکترون‌ها را مجبور کرد از یک سیم فلزی یا مواد رسانا دیگر عبور کنند، اما فقط در یک جهت، زیرا از یک قطب دفع می‌شوند و به قطب دیگر جذب می‌شوند. اینگونه بود که باتری ها و ژنراتورهای DC متولد شدند. این اختراع عمدتاً به توماس ادیسون نسبت داده می شود.

در پایان قرن نوزدهم، دانشمند مشهور دیگری به نام نیکولا تسلا، در حال توسعه راه هایی برای تولید جریان متناوب بود. دلایل اصلی کار در این زمینه کمبودهای کشف شده جریان مستقیم در انتقال برق در فواصل طولانی بود. معلوم شد که برای جریان متناوب، افزایش ولتاژ خطوط انتقال بسیار آسان‌تر است، در نتیجه تلفات کاهش می‌یابد و می‌توان مقادیر زیادی انرژی الکتریکی را انتقال داد، و افزایش موثر ولتاژ در خطوط جریان مستقیم در آن روزها امکان‌پذیر نبود. .

تسلا از یک میدان مغناطیسی دوار برای تولید جریان متناوب استفاده کرد. اگر MP تغییر جهت دهد، جهت جریان الکترون نیز تغییر می کند و جریان متناوب ایجاد می شود.

تغییر جهت در جریان الکترون بسیار سریع است، چندین بار در ثانیه. اندازه گیری فرکانس بر حسب هرتز (برابر سیکل در ثانیه) انجام می شود. بنابراین، یک جریان متناوب با فرکانس 50 هرتز را می توان به عنوان انجام 50 سیکل در ثانیه در نظر گرفت. در هر چرخه، الکترون ها تغییر جهت داده و به جهت اولیه خود باز می گردند، بنابراین جریان الکترون ها 100 بار در ثانیه تغییر جهت می دهد.

مشخصات مقایسه ای جریان های مستقیم و متناوب

تفاوت بین این دو نوع جریان در ماهیت آنها و خواص حاصل از آن نهفته است.

تفاوت جریان مستقیم و متناوب:

1. با جریان متناوب، جهت و شدت جریان الکترون تغییر می کند، با جریان ثابت، بدون تغییر باقی می ماند.
2. فرکانس DC نمی تواند وجود داشته باشد. این مفهوم فقط برای جریان متناوب قابل استفاده است.
3. قطب ها (معلوم و منفی) در مدار DC همیشه یکسان هستند. در مدار الکتریکی جریان متناوب، قطب های مثبت و منفی در فواصل زمانی متناوب تغییر می کنند.
4. هنگام انتقال جریان متناوب، ولتاژ به راحتی تبدیل شده و با سطح تلفات قابل قبولی منتقل می شود.

معکوس کردن قطبیت اتصال DC می تواند باعث آسیب دائمی به دستگاه ها شود. برای جلوگیری از این امر، معمولاً علامت های قطب روی تجهیزات قرار می گیرد. به طور مشابه، کنتاکت ها با استفاده سنتی از فنر فلزی برای قطب منفی و صفحه برای قطب مثبت متمایز می شوند. در دستگاه هایی با باتری های قابل شارژ، ترانسفورماتور یکسو کننده خروجی دارد، به طوری که اتصال تنها به یک صورت انجام می شود که از برگشت قطبی جلوگیری می کند.

در تاسیسات در مقیاس بزرگ، مانند مبادلات تلفن و سایر تجهیزات مخابراتی، که در آن توزیع متمرکز DC وجود دارد، از اتصالات و عناصر حفاظتی ویژه استفاده می شود.

جریان مستقیم و متناوب مزایا و معایب خاص خود را دارند که در حوزه کاربرد آنها منعکس می شود. مزیت آن، وسعت استفاده از جریان متناوب به دلیل سهولت تبدیل آن است.

تفاوت حمل و نقل

هنگامی که جریان جاری می شود، مقداری از انرژی الکترون ها به دلیل مقاومت فعال سیم ها به گرما تبدیل می شود. بخاری های برقی نیز بر اساس این اثر هستند. در انتهای خط انرژی کمتری به مصرف کننده منتقل می شود. توان تلف شده را از دست دادن می گویند. برای کاهش تلفات، از افزایش ولتاژ در حین حمل و نقل استفاده می شود. این وابستگی های فیزیکی برای هر دو جریان مستقیم و متناوب اعمال می شود، با این حال، تفاوت ها هنگام اجرای طرح های انتقال ایجاد می شود.

مزایا و معایب جریان متناوب

در ابتدای ساخت شبکه های انتقال، استفاده از ترانسفورماتورها تنها راه دریافت ولتاژهای بالا و سپس کاهش آنها تا حد لازم هنگام توزیع بین مصرف کنندگان بود. این فناوری تکنولوژی ترانسفورماتور نامیده شد و تاکنون ساختار حمل و نقل برق تغییر نکرده است. تقریباً به طور کلی از جریان متناوب استفاده می شود که یک سیستم سه فاز است.

بعدها خطوط جریان مستقیم شروع به طراحی کردند که در سال های اخیر بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار گرفته اند. افزایش علاقه به استفاده از آنها با کاستی های قابل توجه سیستم های جریان متناوب توضیح داده می شود: در خطوط طولانی، تلفات برق قابل توجه است. دلایل آنها وجود مقاومت های خازنی و القایی است.

1. با تغییر سریع جهت جریان الکترون، اثری مشابه شارژ مجدد خازن ها مشاهده می شود. جریان های خازنی اضافی وجود دارد. این به ویژه کابل های زمینی و زیردریایی را تحت تأثیر قرار می دهد که لایه عایق آن دارای اثر خازن بالایی است.
2. راکتانس القایی خطوط ظاهر می شود زیرا جریان های الکتریکی میدان های مغناطیسی ایجاد می کنند که با فرکانس جریان تغییر می کنند. جریان های القایی وجود دارد.

مهم!هر دو نوع راکتانس با طول خطوط افزایش می یابد.

مزایای AC:

• تبدیل آسان ولتاژ؛
• امکان ترکیب سیستم های انتقال مختلف؛
• امکان استفاده از فرکانس در سطح سیستم.

معایب AC:

• نیاز به جبران توان راکتیو در طول حمل و نقل در فواصل طولانی؛
• تلفات نسبتاً زیاد

مزایا و معایب جریان مستقیم

اول از همه، آنچه جریان متناوب را از جریان مستقیم متمایز می کند وجود منابع تلفات انرژی راکتیو است. با این حال، جریان الکتریکی مستقیم به معنای تلفات گرمایشی است. تعریف دقیق آنها به سطح فناوری و ولتاژ بستگی دارد. برای ولتاژهای بالا - حدود 3٪ در 1000 کیلومتر.

یکی دیگر از منابع تلفات در سیستم های انتقال DC، پست های تبدیل AC به DC و بالعکس است. مجموع تلفات بسیار کمتر از جریان متناوب است، اما هزینه های مصالح برای ساخت این پست ها قابل توجه است.

مهم!برای افزایش سودآوری خطوط برق DC از خطوط انتقال با طول بلند استفاده می شود.

به لطف توسعه قطعات الکترونیکی جدید برای ایجاد سطوح بالای ولتاژ DC - تریستورهای با کارایی بالا یا ترانزیستورهای دوقطبی، اخیراً پیشرفت‌های فناوری در انتقال توان DC حاصل شده است.

جالب هست.امروزه سیستم های انتقال جریان مستقیم با ولتاژ تا 800 کیلو ولت و پهنای باند تا 8000 مگاوات در مسافت بیش از 2000 کیلومتر امکان پذیر است.

مزایای خطوط برق ولتاژ بالا DC:

• توانایی انتقال نیرو از طریق خطوط کابل زیر آب، زمینی و زیرزمینی در فواصل طولانی؛
• بدون تلفات ناشی از توان راکتیو؛
• استفاده بهتر از عایق کابل

معایب خطوط برق فشار قوی DC:

• سوئیچینگ ناکافی سریع کانال های DC موجود؛
• مهندسی برق استاندارد کمی؛
• شبکه های توزیع برق توسعه نیافته اند، حمل و نقل از نقطه ای به نقطه دیگر انجام می شود.

سایر برنامه های DC و AC

1. DC برای شارژ باتری ها و سلول های باتری ایده آل است. آنها به این نوع نیرو نیاز دارند زیرا شارژ همیشه باید در یک جهت باشد. بر این اساس، دستگاه های دارای باتری نیز به DC نیاز دارند، مانند چراغ قوه یا لپ تاپ.
2. تلویزیون، رادیو، تجهیزات کامپیوتری از DC استفاده می کنند.
3. موتورهای الکتریکی که در صنعت و زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرند، در هر دو حالت AC و DC کار می کنند. همین امر در مورد اجاق ها، اتوها، کتری ها و لامپ های رشته ای صدق می کند.
4. DC برای نیروگاه های الکترولیز مورد نیاز است، جایی که وجود قطب های بدون تغییر مهم است. فقط گاهی اوقات لازم نیست قطبیت را مشاهده کنید، به ویژه در هنگام الکترولیز گازها. سپس یک جریان الکتریکی متناوب می تواند اعمال شود.
5. حدود نیمی از شبکه های ارتباطی ریلی جهان از DC استفاده می کنند. در ابتدای توسعه راه آهن برقی، تلاش هایی برای استفاده از موتورهای سه فاز انجام شد، اما ایجاد شبکه تماس برای آنها با مشکلاتی مواجه شد. DC حمل و نقل الکتریکی شهری را اداره می کند: تراموا، واگن برقی، مترو. راه دیگر برای تنظیم شبکه های تماس راه آهن استفاده از یک فاز جریان متناوب است.