Hvad er vekselstrøm (AC) og jævnstrøm (DC) og dens applikationer

Hvad er vekselstrøm (AC) og jævnstrøm (DC) og dens applikationer

Både vekselstrøm og jævnstrøm beskriver de to typer strømflow i et kredsløb. I jævnstrøm flyder den elektriske ladning eller strøm i en retning. I vekselstrøm ændres den elektriske ladning med jævne mellemrum. Spændingen i vekselstrømskredse vender også undertiden, fordi strømmen ændrer retning. Det meste af digital elektronik som du bygger ved hjælp af DC. Det er dog let at forstå nogle vekselstrømskoncepter. De fleste huse er tilsluttet AC, så hvis din idé om at forbinde dit Tardis-melodiboks-projekt til en stikkontakt, skal du konvertere AC til DC . AC har også nogle nyttige egenskaber, såsom at være i stand til at konvertere spændingsniveauerne med en enkelt komponent som en transformer, hvorfor vi oprindeligt skal vælge AC-midler til at overføre elektricitet over lange afstande.



Hvad er vekselstrøm (AC)

Vekselstrøm betyder strømmen af ​​ladning, der periodisk skifter retning. Som et resultat vender spændingsniveauet også sammen med strømmen. AC bruges til at levere strøm til huse, bygninger, kontor osv.


Genererer AC

AC kan produceres ved hjælp af en enhed kaldes som en generator. Denne enhed er en særlig type elektrisk generator designet til at producere vekselstrøm.





Genererer vekselstrøm

Genererer AC

En trådsløjfe roteres inde i et magnetfelt, som inducerer en strøm langs ledningen. Ledningens rotation kommer fra forskellige ressourcer som en dampturbine, en vindmølle, strømmende vand og så videre. Fordi ledningen drejer og går ind i en anden magnetisk polaritet med jævne mellemrum, skifter spænding og strøm på ledningen. Her er en lille animation, der viser dette princip:



For at generere vekselstrøm i et sæt vandrør forbinder vi de mekaniske egenskaber ved et stempel, der bevæger vand i rørene frem og tilbage (vores 'vekselstrøm').

Bølgeformer

AC kan komme i et antal bølgeformer, så længe strømmen og spændingen skifter. Hvis vi tilslutter et oscilloskop til et kredsløb med vekselstrøm og plotter dets spænding, kan vi over lang tid muligvis se et antal forskellige bølgeformer. Sinusbølgen er den mest almindelige type vekselstrøm. AC i de fleste hjem og kontorer har en oscillerende spænding, der producerer en sinusbølge.


Sinusbølge

Sinusbølge

Andre former for AC inkluderer firkantbølge og trekantbølge. Firkantbølger bruges ofte i digital og skifteelektronik og tester også deres funktion.

Firkantet bølge

Firkantet bølge

Trekantsbølger er nyttige til test af lineær elektronik som forstærkere.

Triangle Wave

Triangle Wave

Beskriver en sinusbølge

Vi har ofte brug for at beskrive en vekselstrømsbølgeform i matematiske termer. I dette eksempel bruger vi den fælles sinusbølge. Der er tre dele af en sinusbølge: frekvens, amplitude og fase.

Ser man bare på spænding, kan vi beskrive en matematisk ligning af sinusbølge:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) er vores spænding som en funktion af tiden, hvilket betyder, at vores spænding ændres, når tiden ændrer sig.

VP er amplituden. Dette beskriver den maksimale spænding, som vores sinusbølge kan nå i begge retninger, betyder, at vores spænding kan være + VP volt, -VP volt.

Sin () -funktionen indikerer, at vores spænding vil være i form af en periodisk sinusbølge, som er en jævn svingning omkring 0V.

2π er en konstant, der konverterer frekvensen fra cyklusser eller i hertz til vinkelfrekvens (radianer pr. Sekund).

f angiver frekvensen af ​​sinusbølgen. Dette gives i form af hertz eller enheder pr. Sekund.

t er vores afhængige variabel: tid (målt i sekunder). Som tiden varierer, varierer vores bølgeform.

φ beskriver sinusbølgefasen. Fase er et mål for, hvor forskudt bølgeformen er med hensyn til tid. Det er ofte angivet som et tal mellem 0 og 360 og målt i grader. På grund af sinusbølgens periodiske karakter, hvis bølgeformen forskydes 360 °, bliver den samme bølgeform igen, som om den blev forskudt med 0 °. For enkelheds skyld antager vi, at fasen er 0 ° for resten af ​​denne vejledning.

Vi kan henvende os til vores troværdige stikkontakt for et godt eksempel på, hvordan en vekselstrømsbølgeform fungerer. I USA er strømmen til vores hjem vekselstrøm med ca. 170V nul til top (amplitude) og 60Hz (frekvens). Vi kan tilslutte disse tal til vores formel for at få ligningen

V (t) = 170 sin (2π60t)

Vi kan bruge vores praktiske grafregner til at tegne denne ligning. Hvis der ikke findes nogen grafregner, kan vi bruge et gratis online grafprogram som Desmos.

grafregner

Ansøgninger

Hjem og kontor er næsten altid brugt i AC. Dette skyldes, at generering og transport af AC over lange afstande og relativt let. Ved høje spændinger som over 110kV går mindre energi tabt i elektrisk transmission. Højere spændinger betyder lavere strømme, og lavere strømme betyder mindre varme genereret i kraftledningen på grund af modstand. AC kan let konverteres fra høje spændinger ved hjælp af transformere.

AC er også i stand til elektriske motorer . Motorer og generatorer er nøjagtigt den samme enhed, men motorer konverterer elektrisk energi ind i mekanisk energi. Dette er nyttigt til mange store apparater som køleskabe, opvaskemaskiner osv., Der kører på vekselstrøm.

Hvad er jævnstrøm (DC)

Jævnstrøm betyder ensrettet strøm af elektrisk ladning. Det produceres fra kilder som batterier, strømforsyninger, solceller, termoelementer eller dynamoer. Jævnstrøm kan strømme i en leder såsom en ledning, men kan også strømme gennem isolatorer, halvledere eller vakuum som i elektron- eller ionstråler.

Genererer DC

DC kan genereres på en række måder

  • En vekselstrømsgenerator forberedt med en enhed kaldet en 'kommutator' kan producere jævnstrøm
  • En AC til DC-konvertering af en enhed kaldet en 'ensretter'
  • Batterier leverer jævnstrøm, som genereres af en kemisk reaktion inde i batteriet

Ved hjælp af vores vandanalogi svarer DC til en vandtank med en slange i slutningen.

Genererer jævnstrøm (DC)

Genererer DC

Tanken kan kun skubbe vand en vej: ud af slangen. I lighed med vores DC-producerende batteri strømmer vand ikke længere gennem rørene, når tanken er tom.

Beskriver DC

DC er defineret som den 'ensrettet' strøm af strøm, og strømmen strømmer kun en retning. Spænding og strøm kan variere over lang tid, så strømningsretningen ændres ikke. For at forenkle tingene antager vi, at spændingen er en konstant. For eksempel leverer et batteri 1,5V, som kan beskrives i matematisk ligning som:

V (t) = 1,5V

Hvis vi plotter dette over tid, ser vi en konstant spænding

Plot af DC

Plot af DC

Ovenstående graf betyder, at vi kan stole på, at de fleste DC-kilder leverer en konstant spænding over tid. Faktisk aflades et batteri langsomt, hvilket betyder, at spændingen falder, når batteriet bruges. Til de fleste formål kan vi antage, at spændingen er konstant.

Ansøgninger

Alle elektronikprojekter og dele til salg på SparkFun køre på DC. Alt, der løber tør for et batteri, sættes i væggen med en vekselstrømsadapter eller bruger et USB-kabel til strøm afhænger af jævnstrøm. Eksempler på DC-elektronik inkluderer:

  • Mobiltelefoner
  • Lommelygter
  • Den LilyPad-baserede D&D Dice Gauntlet
  • Fladskærms-tv (AC går ind i tv'et, der konverteres til DC)
  • Hybride og elektriske køretøjer

Således handler alt om, hvad der er en vekselstrøm, jævnstrøm og dens applikationer. Vi håber, at du har fået en bedre forståelse af dette koncept. Desuden enhver tvivl om dette koncept eller noget elektriske og elektroniske projekter , bedes du give dine værdifulde forslag ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm ?

Fotokreditter: