تفاوت بین AC و DC چیست؟ تفاوت بین جریان متناوب و جریان مستقیم چیست؟

جریان الکتریکی یک حرکت جهت دار و منظم ذرات باردار است.

جریان مستقیم دارای خواص پایدار و جهت حرکت ذرات باردار است که با زمان تغییر نمی کند. در بسیاری از وسایل برقی در خانه ها و همچنین در اتومبیل ها استفاده می شود. کار از جریان مستقیم کامپیوترهای مدرن، لپ تاپ، تلویزیون و بسیاری از دستگاه های دیگر. برای تبدیل AC به DC از منابع تغذیه و ترانسفورماتورهای ولتاژ مخصوص استفاده می شود.

همه دستگاه های الکتریکیو ابزارهای الکتریکی که توسط باتری ها و آکومولاتورها تغذیه می شوند، مصرف کنندگان DC در نظر گرفته می شوند، زیرا باتری منبع جریان مستقیم است که می تواند با استفاده از اینورترها به جریان متناوب تبدیل شود.

تفاوت بین AC و DC

متغیر نامیده می شود برق، که می تواند در طول زمان در جهت حرکت ذرات باردار و قدر تغییر کند. مهمترین پارامترهاجریان متناوب فرکانس و ولتاژ آن در نظر گرفته می شود. در مدرن شبکه های الکتریکیدر اجسام مختلف، جریان متناوب است که دارای ولتاژ و فرکانس مشخصی است. در روسیه، در شبکه های برق خانگی، جریان دارای ولتاژ 220 ولت و فرکانس 50 هرتز است. فرکانس جریان متناوب الکتریکی تعداد تغییرات جهت حرکت ذرات باردار در 1 ثانیه است، یعنی در فرکانس 50 هرتز 50 بار در ثانیه تغییر جهت می دهد. بنابراین، تفاوت بین جریان متناوب و جریان مستقیم در این است که در یک جریان متناوب، ذرات باردار می توانند جهت حرکت خود را تغییر دهند.

منابع AC در تاسیسات برای اهداف مختلفسوکت هستند سوکت های مختلف را به پریز وصل می کنیم. لوازم خانگیدریافت ولتاژ مورد نیاز جریان متناوبدر شبکه های الکتریکی استفاده می شود زیرا با استفاده از تجهیزات ترانسفورماتور می توان مقدار ولتاژ را به مقادیر مورد نیاز تبدیل کرد. حداقل تلفات. به عبارت دیگر، انتقال آن از منابع برق به کاربران نهایی بسیار ساده تر و ارزان تر است.

انتقال AC به مصرف کنندگان

مسیر جریان متناوب با نیروگاه ها شروع می شود که در آن قوی ترین ژنراتورهای الکتریکی نصب می شوند که جریان الکتریکی با ولتاژ 220-330 کیلو ولت از آن خارج می شود. از طریق کابل های برقجریان به پست های ترانسفورماتور نصب شده در مجاورت اشیاء مصرف برق - خانه ها، آپارتمان ها، شرکت ها و سایر سازه ها می رود.

پست ها جریان الکتریکی را با ولتاژ حدود 10 کیلو ولت دریافت می کنند و آن را به ولتاژ سه فاز 380 ولت. در برخی موارد، اجسام با جریانی با ولتاژ 380 ولت تغذیه می‌شوند، این مورد برای لوازم خانگی و صنعتی قدرتمند مورد نیاز است، اما اغلب در محلی که برق وارد خانه یا آپارتمان می‌شود، ولتاژ کاهش می‌یابد. 220 ولت معمولی

تبدیل AC به DC

قبلاً به این واقعیت پرداخته ایم که پریزهای سیستم برق خانگی دارای جریان متناوب هستند، اما بسیاری از مصرف کنندگان برق مدرن به جریان مستقیم نیاز دارند. تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم با استفاده از یکسو کننده های ویژه انجام می شود. کل فرآیند تبدیل شامل سه مرحله است:

اتصال پل دیودی با 4 دیود قدرت مورد نیاز. چنین پل می تواند مقادیر بالای سینوسی AC را "قطع" کند یا حرکت ذرات باردار را یک طرفه کند.
اتصال یک فیلتر صاف کننده یا یک خازن مخصوص به خروجی پل دیود. این فیلتر قادر به اصلاح شیب بین قله های سینوسی AC است. اتصال یک خازن به طور جدی ریپل را کاهش می دهد و می تواند آن را به حداقل برساند.
اتصال تثبیت کننده های ولتاژ برای کاهش ریپل.

تبدیل جریان را می توان در هر دو جهت انجام داد، یعنی از یک ثابت، می توانید یک متناوب نیز ایجاد کنید. اما این فرآیند بسیار پیچیده تر است و از طریق استفاده از اینورترهای مخصوص که بسیار گران هستند انجام می شود.

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 یک نیروی الکتروموتور متغیر در منبع تشکیل می شود. 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.

محور افقی زاویه چرخش را بر حسب درجه نشان می دهد، محور عمودی - مقدار EMF (ولتاژ)

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 یک جریان الکتریکی 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.

بر اساس مثال های ذکر شده در بالا، استفاده از انواع مختلف ولتاژ ضروری می شود.

اگرچه ما هر روز در زندگی روزمره از وسایل الکتریکی استفاده می کنیم، اما همه نمی توانند پاسخ دهند که چگونه جریان متناوب با جریان مستقیم متفاوت است، علیرغم اینکه این موضوع به عنوان بخشی از برنامه درسی مدرسه مورد بحث قرار می گیرد. بنابراین، یادآوری جزمات اصلی منطقی است.

تعاریف تعمیم یافته

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 یک نمایش گرافیکی از هر یک از آنها ارائه شود و همچنین توضیح داده شود که چگونه یک نیروی الکتروموتور متغیر در منبع تشکیل می شود. 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:

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 سرعت عبور و در نتیجه کمترین مقدار نیروی الکتروموتور، در لحظه ای خواهد بود که قاب در موقعیت عمودی قرار دارد، به ترتیب، حداکثر - در موقعیت افقی.

تصاویر گرافیکی

به لطف استفاده از روش گرافیکی، می توان یک نمایش بصری از تغییرات دینامیکی مقادیر مختلف به دست آورد. 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.

محور افقی زاویه چرخش را بر حسب درجه نشان می دهد، محور عمودی - مقدار EMF (ولتاژ)

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

حالا بیایید به یکی دیگر از ویژگی های مهم جریان الکتریکی متناوب - فرکانس برویم. برای تعیین آن، از حرف لاتین "f" استفاده می شود و واحد اندازه گیری آن هرتز (Hz) است. این پارامتر تعداد چرخه های کامل (دوره) تغییر EMF را در یک ثانیه نمایش می دهد.

ژنراتورهای سه فاز

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

دلیل تنوع جریان های الکتریکی چیست؟

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 اینگونه موتورها (ناهمزمان) دارای جریان راه اندازی بالایی هستند که امکان استفاده از آنها برای حل مشکلات خاص را نمی دهد.

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

برای تغییر سرعت چرخش موتورهای القایی مورد نیاز است، فرکانس منبع تغذیه را تغییر دهید 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.
مدارهای الکترونیکی، تجهیزات گالوانیکی و بسیاری از دستگاه های دیگر نیز با جریان مستقیم تغذیه می شوند.
ولتاژ DC برای انسان بسیار ایمن تر از ولتاژ AC است.

بر اساس مثال های ذکر شده در بالا، استفاده از انواع مختلف ولتاژ ضروری می شود.

علیرغم این واقعیت که الکتریسیته به طور محکم وارد زندگی ما شده است، اکثریت قریب به اتفاق استفاده کنندگان از این نعمت تمدن حتی درک سطحی از چیستی جریان ندارند، ناگفته نماند که چگونه آن متفاوت است. دی سیاز متغیر، تفاوت بین آنها چیست و به طور کلی جریان چیست. اولین کسی که شوکه شد الساندرو ولتا بود و پس از آن تمام زندگی خود را وقف این موضوع کرد. اجازه دهید به این موضوع نیز توجه کنیم تا یک ایده کلی از ماهیت برق داشته باشیم.

جریان از کجا می آید و چرا متفاوت است؟

ما سعی خواهیم کرد اجتناب کنیم فیزیک پیچیده، و برای بررسی این موضوع از روش قیاس و ساده سازی استفاده خواهیم کرد. اما قبل از آن، بیایید شوخی قدیمی در مورد امتحان را به یاد بیاوریم، زمانی که یک دانش آموز صادق بلیط "جریان الکتریکی چیست" را بیرون آورد.

با عرض پوزش استاد، من در حال آماده سازی بودم، اما فراموش کردم - دانشجو صادق پاسخ داد. - چطور توانستی! استاد او را سرزنش کرد، تو تنها کسی روی زمین هستی که این را می‌دانی! (با)

البته این یک شوخی است، اما حقیقت زیادی در آن نهفته است. بنابراین، ما به دنبال جایزه‌های نوبل نخواهیم بود، بلکه به سادگی متوجه می‌شویم، جریان متناوب و جریان مستقیم، چه تفاوتی با هم دارند و چه چیزی به عنوان منابع فعلی در نظر گرفته می‌شود.

به عنوان مبنا، فرض می کنیم که جریان حرکت ذرات نیست (اگرچه حرکت ذرات باردار باعث انتقال بار نیز می شود و بنابراین جریان ایجاد می کند)، بلکه حرکت (انتقال) بار اضافی در یک هادی از یک نقطه بزرگ است. شارژ (پتانسیل) به نقطه ای با بار کمتر. قیاس یک مخزن است، آب همیشه تمایل دارد یک سطح را اشغال کند (پتانسیل ها را یکسان کند). اگر یک سوراخ در سد باز کنید، آب شروع به سرازیر شدن می کند، جریان مستقیم وجود خواهد داشت. هرچه سوراخ بزرگتر باشد، آب بیشتری جریان می یابد، جریان افزایش می یابد، همچنین قدرت و میزان کاری که این جریان قادر به انجام آن است افزایش می یابد. اگر فرآیند کنترل نشود، آب سد را تخریب می کند و بلافاصله منطقه سیلابی با سطح هموار ایجاد می کند. این مدار کوتاهبا یکسان سازی پتانسیل، همراه با تخریب بزرگ.

بنابراین، جریان مستقیم در منبع ظاهر می شود (به عنوان یک قاعده، به دلیل واکنش های شیمیایی)، که در آن اختلاف پتانسیل در دو نقطه وجود دارد. حرکت شارژ از بالا ارزش بالا"+" به "-" کم پتانسیل را تا زمانی که واکنش شیمیایی ادامه دارد برابر می کند. نتیجه یکسان سازی کامل پتانسیل، ما می دانیم - "باتری دهکده". این منجر به درک دلیل می شود دائمی و ولتاژ ACبه طور قابل توجهی در ثبات ویژگی ها متفاوت است. باتری ها (آکومولاتورها) شارژ مصرف می کنند، بنابراین ولتاژ DC با گذشت زمان کاهش می یابد. برای حفظ آن در همان سطح، از مبدل های اضافی استفاده می شود. در ابتدا، بشر برای مدت طولانی تصمیم گرفت که چگونه جریان مستقیم با جریان متناوب برای استفاده گسترده، به اصطلاح، متفاوت است. "جنگ جریانات". با پیروزی جریان متناوب به پایان رسید، نه تنها به این دلیل که تلفات کمتری در طول انتقال در مسافت وجود دارد، بلکه تولید جریان مستقیم از جریان متناوب نیز آسان‌تر بود. بدیهی است جریان مستقیم به دست آمده از این طریق (بدون منبع مصرفی) ویژگی های بسیار پایدارتری دارد. در واقع، در این حالت، ولتاژهای AC و DC به طور محکم کوپل شده اند و در زمان تنها به تولید انرژی و میزان مصرف بستگی دارند.

بنابراین، جریان مستقیم طبیعتاً وقوع یک بار ناهموار در حجم (واکنش شیمیایی) است که می تواند با کمک سیم ها دوباره توزیع شود و یک نقطه بار بالا و کم (پتانسیل) را به هم وصل کند.

بگذارید روی چنین تعریفی که عموماً پذیرفته شده است بمانیم. تمام جریان های مستقیم دیگر (نه باتری ها و آکومولاتورها) از یک منبع جریان متناوب گرفته می شوند. به عنوان مثال، در این تصویر، خط مواج آبی، جریان مستقیم ما است، در نتیجه تبدیل جریان متناوب.

به نظرات روی عکس دقت کنید " تعداد زیادی ازمدارها و صفحات جمع کننده اگر مبدل متفاوت باشد، تصویر متفاوت خواهد بود. همان خط جریان آبی تقریباً ثابت است، اما ضربان دار است، این کلمه را به خاطر بسپارید. در اینجا، اتفاقا، جریان مستقیم خالص خط قرمز است.

رابطه بین مغناطیس و الکتریسیته

حال بیایید ببینیم که جریان متناوب با جریان مستقیم چه تفاوتی دارد که بستگی به ماده دارد. مهم ترین - وقوع یک جریان متناوب به واکنش های موجود در ماده بستگی ندارد. با کار با گالوانیکی (جریان مستقیم)، به سرعت مشخص شد که هادی ها مانند آهنربا به یکدیگر جذب می شوند. نتیجه این کشف این بود که یک میدان مغناطیسی تحت شرایط خاصی جریان الکتریکی تولید می کند. یعنی مغناطیس و الکتریسیته یک پدیده به هم پیوسته با یک تبدیل معکوس معلوم شد. یک آهنربا می تواند به یک هادی جریان بدهد و یک هادی حامل جریان می تواند آهنربا باشد. در این تصویر شبیه سازی آزمایشات فارادی است که در واقع این پدیده را کشف کرده است.

حالا قیاس جریان متناوب. نیروی جاذبه به عنوان آهنربا و ساعت شنی با آب به عنوان مولد جریان خواهیم داشت. در نیمی از ساعت "بالا" و در نیمه دیگر "پایین" خواهیم نوشت. ساعتمان را برمی‌گردانیم و می‌بینیم که چگونه آب «پایین» می‌رود، وقتی تمام آب جاری شد، دوباره آن را برمی‌گردانیم و آب ما «بالا» می‌رود. علیرغم اینکه جریان در دسترس داریم، دو بار در یک چرخه کامل تغییر جهت می دهد. در علم، به این صورت خواهد بود: فرکانس جریان به فرکانس چرخش ژنراتور در یک میدان مغناطیسی بستگی دارد. تحت شرایط خاص، یک موج سینوسی خالص یا فقط یک جریان متناوب با دامنه های مختلف دریافت می کنیم.

از نو! این برای درک تفاوت بین جریان مستقیم و جریان متناوب بسیار مهم است. در هر دو قیاس، آب «سرازیری» جریان دارد. اما در مورد جریان مستقیم، دیر یا زود مخزن خالی می شود و برای جریان متناوب، ساعت برای مدت بسیار طولانی آب می ریزد، در حجم بسته است. اما در عین حال در هر دو حالت آب به سمت پایین سرازیر می شود. درست است، در مورد جریان متناوب، نیمی از زمان در سراشیبی جریان دارد، اما به سمت بالا. به عبارت دیگر، جهت حرکت جریان متناوب یک مقدار جبری است، یعنی "+" و "-" به طور مداوم مکان ها را تغییر می دهند، در حالی که جهت حرکت جریان بدون تغییر باقی می ماند. سعی کنید به این تفاوت فکر کنید و آن را درک کنید. چقدر مد شده است که در اینترنت بگوییم: "تو این را فهمیدی، حالا همه چیز را می دانی."

چه چیزی باعث ایجاد طیف گسترده ای از جریان ها می شود

اگر بفهمید که تفاوت بین جریان مستقیم و متناوب چیست، یک سوال طبیعی مطرح می شود - چرا تعداد زیادی از آنها، جریان ها وجود دارد؟ یک جریان را به عنوان استاندارد انتخاب کنید، و همه چیز یکسان خواهد بود.

اما، همانطور که می گویند، "همه جریان ها به یک اندازه مفید نیستند"، به هر حال، بیایید فکر کنیم که کدام جریان خطرناک تر است: مستقیم یا متناوب، اگر تقریباً ماهیت جریان را تصور نکنیم، بلکه ویژگی های آن را تصور کنیم. یک فرد کلودیونی است که الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند. مجموعه ای از عناصر مختلف در آب (اگر کسی اطلاعی نداشته باشد ما 70 درصد آب هستیم). اگر ولتاژی به چنین کلودیونی اعمال شود - شوک الکتریکی، ذرات درون ما شروع به انتقال بار خواهند کرد. همانطور که باید از یک نقطه با پتانسیل بالا به یک نقطه با پتانسیل پایین باشد. خطرناک ترین چیز ایستادن روی زمین است که به طور کلی نقطه ای با پتانسیل بی نهایت صفر است. به عبارت دیگر کل جریان یعنی اختلاف بارها را به زمین منتقل می کنیم. بنابراین، با یک جهت ثابت حرکت بار، فرآیند یکسان سازی پتانسیل در بدن ما به آرامی اتفاق می افتد. ما مانند شنی هستیم که آب را از ما عبور می دهد. و ما می توانیم با خیال راحت مقدار زیادی آب را "جذب" کنیم. با جریان متناوب، تصویر کمی متفاوت است - همه ذرات ما اینجا و آنجا "کشش" می کنند. ماسه نمی تواند به آرامی آب را عبور دهد و کل به هم می خورد. بنابراین، پاسخ به این سوال که کدام جریان خطرناک تر است، ثابت یا متغیر، پاسخ صریح است - متغیر. برای مرجع، آستانه تهدید کننده حیات جریان DC 300 میلی آمپر است. برای AC این مقادیر وابسته به فرکانس هستند و از 35 میلی آمپر شروع می شوند. در جریان 50 هرتز 100 میلی آمپر. موافقم، تفاوت 3-10 برابری به خودی خود به این سؤال پاسخ می دهد: چه چیزی خطرناک تر است؟ اما این بحث اصلی در انتخاب استاندارد فعلی نیست. بیایید هر چیزی را که هنگام انتخاب نوع جریان در نظر گرفته می شود سفارش دهیم:

تحویل جریان به مسافت های طولانی . جریان مستقیم تقریباً از بین خواهد رفت.
تبدیل به غیر مشابه مدارهای الکتریکیبا سطح مصرف نامشخص برای جریان مستقیم، یک مشکل عملا غیر قابل حل.
حفظ ولتاژ ثابت برای جریان متناوب دو مرتبه ارزانتر از جریان مستقیم است.
دگرگونی انرژی الکتریکیدر نیروی مکانیکی در موتورها و مکانیزم های AC بسیار ارزان تر است. چنین موتورهایی معایب خود را دارند و در تعدادی از زمینه ها نمی توانند جایگزین موتورهای DC شوند.
بنابراین، برای استفاده انبوه، جریان مستقیم یک مزیت دارد - برای انسان ایمن تر است.

از این رو سازش معقولی که بشر انتخاب کرده است. نه فقط یک جریان، بلکه کل مجموعه تحولات موجود از تولید، تحویل به مصرف کننده، توزیع و استفاده. ما همه چیز را فهرست نمی کنیم، اما پاسخ اصلی به سوال مقاله "تفاوت بین جریان مستقیم و جریان متناوب چیست" را در یک کلمه - ویژگی ها در نظر می گیریم. این احتمالاً صحیح ترین پاسخ برای اهداف داخلی است. و برای درک استانداردها، پیشنهاد می کنیم ویژگی های اصلی این جریان ها را در نظر بگیریم.

ویژگی های اصلی جریان های مورد استفاده امروز

اگر برای جریان مستقیم از زمان کشف، ویژگی ها به طور کلی بدون تغییر باقی مانده است، پس با جریان های متناوب همه چیز بسیار پیچیده تر است. به این تصویر نگاه کنید - مدلی از جریان جریان در یک سیستم سه فاز از نسل تا مصرف

از نظر ما، این یک مدل بسیار گویا است که نحوه حذف یک فاز، دو یا سه روی آن مشخص است. در عین حال، می توانید ببینید که چگونه به دست مصرف کننده می رسد.

در نتیجه، ما یک زنجیره تولید، ولتاژ AC و DC (جریان) در مرحله مصرف کننده داریم. بر این اساس، هر چه از مصرف کننده دورتر باشد، جریان و ولتاژ بیشتر می شود. در واقع، در پریز ما، ساده ترین و ضعیف ترین جریان متناوب تک فاز، 220 ولت با فرکانس ثابت 50 هرتز است. فقط افزایش فرکانس می تواند جریان را در این ولتاژ فرکانس بالا ببرد. ساده ترین مثالدر آشپزخانه شماست چاپ مایکروویو جریان ساده را به فرکانس بالا تبدیل می کند که در واقع به پخت و پز کمک می کند. به هر حال، اجازه دهید به سوال در مورد قدرت مایکروویو پاسخ دهیم - این دقیقاً میزان جریان "معمولی" را به جریان های فرکانس بالا تبدیل می کند.

شایان ذکر است که هر تغییری در جریانات "بیهوده" نیست. برای دریافت جریان متناوب، باید شفت را با چیزی بچرخانید. برای دریافت جریان مستقیم از آن، باید بخشی از انرژی را به صورت گرما دفع کنید. حتی جریان های انتقال نیرو نیز باید به صورت گرما در هنگام تحویل به آپارتمان با استفاده از ترانسفورماتور از بین بروند. یعنی هرگونه تغییر در پارامترهای جاری با تلفات همراه است. و البته تلفات با تحویل جریان به مصرف کننده همراه است. این دانش ظاهراً نظری به ما امکان می‌دهد بفهمیم اضافه‌پرداخت‌هایمان برای انرژی از کجا می‌آیند، نیمی از سؤال‌هایی که چرا 100 روبل روی متر و 115 روبل در رسید وجود دارد را حذف می‌کند.

بیایید به جریانات برگردیم. ما همه چیز را ذکر کرده ایم و حتی می دانیم که جریان مستقیم با جریان متناوب چه تفاوتی دارد، بنابراین بیایید به یاد بیاوریم که چه جریان هایی به طور کلی وجود دارد.

دی سی، منبع فیزیک واکنش های شیمیایی با تغییر بار است، می توان با تبدیل جریان متناوب به دست آورد. تغییرات یک جریان پالسی است که پارامترهای خود را در محدوده وسیعی تغییر می دهد، اما جهت حرکت را تغییر نمی دهد.
جریان متناوب. می تواند تک فاز، دو فاز یا سه فاز باشد. فرکانس استاندارد یا بالا چنین طبقه بندی سادهکاملا کافی

نتیجه گیری یا هر جریانی دستگاه خاص خود را دارد

این عکس یک ژنراتور جریان در سایانو-شوشنسکایا HPP را نشان می دهد. و در این عکس محل نصب آن.

و این فقط یک لامپ است.

آیا این درست نیست که تفاوت در مقیاس چشمگیر است، اگرچه اولی از جمله برای کار دومی ایجاد شده است؟ اگر در مورد این مقاله فکر کنید، مشخص می شود که هر چه دستگاه به شخص نزدیک تر باشد، بیشتر از جریان مستقیم در آن استفاده می شود. به استثنای موتورهای DC و کاربردهای صنعتی، این واقعاً یک استاندارد است، دقیقاً بر اساس این واقعیت که ما متوجه شدیم کدام جریان مستقیم یا متناوب خطرناک تر است. ویژگی های جریان های خانگی بر اساس همین اصل است، زیرا جریان متناوب 220 ولت 50 هرتز یک سازش بین خطر و تلفات است. قیمت مصالحه اتوماسیون محافظ است: از فیوز تا RCD. با دور شدن از شخص، خود را در منطقه می یابیم واكنش گذرا، جایی که هم جریان و هم ولتاژ بالاتر است و در آن خطر برای انسان در نظر گرفته نمی شود، اما به ایمنی توجه می شود - منطقه استفاده صنعتی از جریان. دورترین دور از انسان، حتی در صنعت، انتقال و تولید نیرو است. هیچ کاری برای یک فانی صرف در اینجا وجود ندارد - این منطقه ای از متخصصان و متخصصان است که می دانند چگونه این قدرت را کنترل کنند. اما حتی با استفاده خانگی از برق و البته هنگام کار با یک برقکار، درک اصول اولیه ماهیت جریان ها هرگز اضافی نخواهد بود.

علیرغم این واقعیت که جریان الکتریکی جزء لاینفک آن است زندگی مدرن، بسیاری از کاربران حتی اطلاعات اولیه در مورد آن را نمی دانند. در این مقاله با حذف درس فیزیک پایه، تفاوت جریان مستقیم با جریان متناوب و همچنین نوع کاربرد آن در شرایط خانگی و صنعتی مدرن را در نظر خواهیم گرفت.

در تماس با

تمایز انواع فعلی

آنچه در حال حاضر است، ما در اینجا در نظر نخواهیم گرفت، اما بلافاصله به موضوع اصلی مقاله خواهیم رفت. جریان متناوب از این جهت با جریان مستقیم متفاوت است به طور مداوم در جهت حرکت و بزرگی آن تغییر می کند.

این تغییرات توسط دوره هایی با فواصل زمانی مساوی انجام می شود. برای ایجاد چنین جریانی، از منابع یا ژنراتورهای ویژه ای استفاده می شود که یک EMF متغیر ( نیروی محرکه برقی) که به طور منظم تغییر می کند.

مدار اصلی دستگاه تولید جریان متناوب ذکر شده بسیار ساده است. این یک قاب مستطیلی است که از آن ساخته شده است سیم های مسی، که بر روی محور ثابت می شود و سپس با کمک تسمه درایو در میدان آهنربا می چرخد. انتهای این قاب به حلقه های تماس مسی لحیم می شود که مستقیماً روی صفحات تماس می لغزند و همزمان با قاب می چرخند.

تحت شرایط یکنواخت ریتم چرخش، یک EMF شروع به القا می کند، که به طور دوره ای تغییر می کند. اندازه گیری EMF که در قاب به وجود آمده است با دستگاه مخصوص امکان پذیر است. به لطف ظاهر، تعیین EMF متغیر و همراه با آن، جریان متناوب واقع بینانه است.

در یک نسخه گرافیکی، این مقادیر به طور مشخص به تصویر کشیده شده است به شکل موج سینوسی. مفهوم جریان سینوسی اغلب به جریان متناوب اشاره دارد، زیرا این الگوی تغییر جریان رایج ترین است.

جریان متناوب یک کمیت جبری است و مقدار آن در یک لحظه زمانی خاص، مقدار آنی نامیده می شود. علامت جریان متناوب خود با جهتی که جریان در یک زمان معین در آن جریان دارد تعیین می شود. بنابراین علامت مثبت و منفی است.

ویژگی های فعلی

برای ارزیابی مقایسه ای جریان های متناوب مختلف، معیارهایی به نام استفاده می شود پارامترهای AC، که در میان:

دوره زمانی؛
دامنه؛
فرکانس؛
فرکانس دایره ای

دوره - دوره زمانی که یک چرخه کامل تغییر جریان انجام می شود. دامنه نامیده می شود حداکثر مقدار. فرکانس جریان متناوب را تعداد دوره های تکمیل شده در 1 ثانیه می نامیدند.

پارامترهای ذکر شده در بالا تشخیص را ممکن می کند انواع مختلفجریان متناوب، ولتاژ و EMF.

هنگام محاسبه مقاومت مدارهای مختلف در برابر تأثیر جریان متناوب، مجاز است یک پارامتر مشخصه دیگر به نام متصل شود. فرکانس زاویه ای یا دایره ای. این پارامتر با سرعت چرخش قاب فوق در یک زاویه مشخص در یک ثانیه تعیین می شود.

مهم!تفاوت بین جریان و ولتاژ را درک کنید. تفاوت اساسی مشخص است: جریان مقدار انرژی است و ولتاژ اندازه گیری نامیده می شود.

جریان متناوب نام خود را به این دلیل گرفته است که جهت حرکت الکترون ها و بار نیز دائماً در حال تغییر است. فرکانس و ولتاژ متفاوتی دارد.

این چیزی است که آن را از جریان مستقیم متمایز می کند، جایی که جهت حرکت الکترون ثابت است. اگر مقاومت، ولتاژ و قدرت جریان بدون تغییر باشد و جریان فقط در یک جهت جریان داشته باشد، چنین جریانی ثابت است.

برای عبور جریان مستقیم در فلزات لازم است که منبع ولتاژ ثابتمعلوم شد که با کمک یک هادی که فلز است به خود بسته است. در برخی شرایط از یک منبع انرژی شیمیایی برای تولید جریان مستقیم استفاده می شود که به آن سلول گالوانیکی می گویند.

انتقال فعلی

منابع AC سوکت های معمولی هستند. آنها بر روی اشیاء با اهداف مختلف و در اماکن مسکونی قرار دارند. دستگاه های الکتریکی مختلفی به آنها متصل می شوند که ولتاژ لازم برای عملکرد خود را دریافت می کنند.

استفاده از جریان متناوب در شبکه های الکتریکی توجیه اقتصادی دارد، زیرا مقدار ولتاژ آن قابل تبدیل استبه سطح مقادیر مورد نیاز این کار با کمک تجهیزات ترانسفورماتور با تلفات ناچیز انجام می شود. حمل و نقل از منابع برق به مصرف کنندگان نهایی ارزان تر و آسان تر است.

انتقال جریان به مصرف کنندگان به طور مستقیم از نیروگاه آغاز می شود، جایی که انواع بسیار قدرتمند است ژنراتورهای الکتریکی. جریان الکتریکی از آنها به دست می آید که از طریق کابل ها به پست های ترانسفورماتور ارسال می شود. اغلب، پست ها در نزدیکی تاسیسات مصرف برق صنعتی یا مسکونی قرار دارند. جریان دریافتی پست ها به ولتاژ متناوب سه فاز تبدیل می شود.

باتری ها و باتری ها دارای جریان مستقیم هستند، که با ویژگی های پایدار مشخص می شود، i.e. آنها در طول زمان تغییر نمی کنند. این در هر محصول الکتریکی مدرن و همچنین در اتومبیل استفاده می شود.

تبدیل فعلی

فرآیند تبدیل AC به DC را جداگانه در نظر بگیرید. این فرآیندتولید شده با استفاده از یکسو کننده های تخصصی و شامل سه مرحله است:

اولین مرحله اتصال یک پل چهار دیودی با توان معین است. این به نوبه خود امکان تنظیم حرکت یک نوع یک طرفه را برای ذرات باردار فراهم می کند. علاوه بر این، مقادیر بالای سینوسی های ذاتی جریان متناوب را کاهش می دهد.
سپس یک فیلتر صاف کننده یا یک خازن تخصصی متصل می شود. این کار از پل دیودی تا خروجی انجام می شود. خود فیلتر به اصلاح فرورفتگی‌های بین مقادیر پیک سینوسی کمک می‌کند. و اتصال یک خازن به طور قابل توجهی ریپل را کاهش می دهد و آنها را به حداقل مقادیر می رساند.
سپس دستگاه های تثبیت کننده ولتاژ به منظور کاهش امواج وصل می شوند.

این فرآیند در صورت لزوم می تواند در دو جهت تبدیل جریان مستقیم و متناوب انجام شود.

یکی دیگر از ویژگی های متمایز، انتشار امواج الکترومغناطیسی در ارتباط با فضا است. ثابت کرد که نوع دائمیجریان اجازه انتشار امواج الکترومغناطیسی در فضا را نمی دهد و جریان متناوب می تواند باعث انتشار آنها شود. علاوه بر این، هنگام انتقال جریان متناوب از طریق سیم، تلفات القایی بسیار کمتر از انتقال جریان مستقیم است.

دلیل انتخاب جریان

تنوع جریان ها و فقدان یک استاندارد واحد نه تنها بر اساس نیاز تعیین می شود ویژگی های مختلفدر هر موقعیت فردی در حل اکثر مسائل، مزیت به نفع جریان متناوب است. چنین تفاوتی بین انواع جریان ها ناشی از جنبه های زیر است:

امکان انتقال جریان متناوب در فواصل طولانی. امکان تبدیل در مدارهای الکتریکی غیرمشابه با سطح مصرف مبهم.
ثابت نگه داشتن ولتاژ برای جریان متناوب دو برابر ارزان تر از جریان مستقیم است.
فرآیند تبدیل انرژی الکتریکی به طور مستقیم به نیروی مکانیکی با هزینه بسیار کمتری در مکانیزم ها و موتورهای AC انجام می شود.