Какво е променлив ток (AC) и постоянен ток (DC) и неговите приложения

Какво е променлив ток (AC) и постоянен ток (DC) и неговите приложения

Както променлив ток, така и постоянен ток описват двата вида токов поток във верига. При постоянен ток електрическият заряд или ток текат в една посока. При променлив ток електрическият заряд периодично променя посоката. Напрежението в променливотоковите вериги също понякога се обръща, защото токът променя посоката. Повечето от цифровата електроника които изграждате с помощта на DC. Въпреки това е лесно да се разберат някои концепции за променлив ток. Повечето къщи са свързани с променлив ток, така че ако идеята ви да свържете своя проект за мелодии на Tardis към контакт, ще трябва да конвертирате AC в DC . AC също има някои полезни свойства, като например да може да преобразува нивата на напрежение с един компонент като трансформатор, поради което първоначално трябва да изберем AC средства за предаване на електричество на дълги разстояния.



Какво е променлив ток (AC)

Променлив ток означава поток от заряд, който периодично променя посоката. В резултат на това нивото на напрежението също се обръща заедно с тока. AC се използва за захранване на къщи, сгради, офис и др.


Генериране на променлив ток

AC може да се получи чрез използване на устройство, което се нарича алтернатор. Това устройство е специален тип електрически генератор проектиран да произвежда променлив ток.





Генериране на променлив ток

Генериране на променлив ток

Примка от жица се завърта вътре в магнитно поле, което индуцира ток по жицата. Въртенето на проводника идва от различни ресурси като парна турбина, вятърна турбина, течаща вода и т.н. Тъй като проводникът се обръща и периодично влиза в различна магнитна полярност, напрежението и токът се редуват върху проводника. Ето малка анимация, показваща този принцип:



За да генерираме променлив ток в набор от водопроводни тръби, ние свързваме механични характеристики на бутало, което движи водата в тръбите напред-назад (нашия „променлив“ ток).

Вълнови форми

AC може да се появи в редица форми на вълната, стига токът и напрежението да се променят. Ако свържем осцилоскоп към верига с променлив ток и начертаем неговото напрежение, за дълго време може да видим редица различни форми на вълната. Синусоидалната вълна е най-често срещаният тип променлив ток. AC в повечето домове и офиси има трептящо напрежение, което произвежда синусоида.


Синусоида

Синусоида

Други форми на AC включват квадратната вълна и триъгълната вълна. Квадратните вълни често се използват в цифровата и комутационна електроника и също така тестват тяхната работа.

Квадратна вълна

Квадратна вълна

Триъгълните вълни са полезни за тестване на линейна електроника като усилватели.

Триъгълна вълна

Триъгълна вълна

Описване на синусоида

Често трябва да описваме AC форма на вълната с математически термини. За този пример ще използваме общата синусоида. Има три части на синусоида: честота, амплитуда и фаза.

Разглеждайки само напрежението, можем да опишем математическо уравнение на синусоида:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) е нашето напрежение като функция от времето, което означава, че нашето напрежение се променя с промяната на времето.

VP е амплитудата. Това описва максималното напрежение, което нашата синусоида може да достигне във всяка посока, означава, че нашето напрежение може да бъде + VP волта, -VP волта.

Функцията sin () показва, че нашето напрежение ще бъде под формата на периодична синусоида, която представлява плавно трептене около 0V.

2π е константа, която преобразува честотата от цикли или в херци в ъглова честота (радиани в секунда).

f показва честотата на синусоида. Това се дава под формата на херци или единици в секунда.

t е нашата зависима променлива: време (измерено в секунди). Тъй като времето варира, нашата форма на вълната варира.

φ описва фазата на синусоида. Фазата е мярка за това колко изместена е формата на вълната по отношение на времето. Често се дава като число между 0 и 360 и се измерва в градуси. Поради периодичния характер на синусоидалната вълна, ако формата на вълната се измести с 360 °, тя отново се превръща в същата форма на вълната, сякаш е изместена с 0 °. За по-голяма простота приемаме, че фазата е 0 ° за останалата част от този урок.

Можем да се обърнем към нашия надежден изход за добър пример за това как работи AC вълновата форма. В Съединените щати мощността, предоставяна на домовете ни, е AC с около 170V нула до пик (амплитуда) и 60Hz (честота). Можем да включим тези числа в нашата формула, за да получим уравнението

V (t) = 170 грях (2π60t)

Можем да използваме нашия удобен графичен калкулатор, за да изобразим това уравнение. Ако няма наличен графичен калкулатор, можем да използваме безплатна онлайн графична програма като Desmos.

графичен калкулатор

Приложения

Домашните и офисните обекти почти винаги се използват в AC. Това е така, защото генерирането и транспортирането на променлив ток на големи разстояния и относително лесно. При високи напрежения като над 110kV, по-малко енергия се губи при пренос на електрическа енергия. По-високите напрежения означават по-ниски токове, а по-ниските токове означават по-малко топлина, генерирана в електропровода поради съпротивление. AC може да се преобразува от високо напрежение лесно с помощта на трансформатори.

AC също е в състояние на захранване на електродвигатели . Двигателите и генераторите са абсолютно същото устройство, но двигателите се преобразуват електрическа енергия в механична енергия. Това е полезно за много големи уреди като хладилници, миялни машини и т.н., които работят с променлив ток.

Какво е постоянен ток (DC)

Постоянният ток означава еднопосочен поток на електрически заряд. Произвежда се от източници като батерии, захранвания, слънчеви клетки, термодвойки или динамо. Постоянният ток може да тече в проводник като проводник, но може да протича и през изолатори, полупроводници или вакуум, както в електронни или йонни лъчи.

Генериране на DC

DC може да се генерира по различни начини

  • Генераторът на променлив ток, подготвен с устройство, наречено „комутатор“, може да произвежда постоянен ток
  • Преобразуване от AC в DC на устройство, наречено „токоизправител“
  • Батериите осигуряват постоянен ток, който се генерира от химическа реакция вътре в батерията

Използвайки отново нашата аналогия с водата, DC е подобен на резервоар с вода с маркуч в края.

Генериране на постоянен ток (DC)

Генериране на DC

Резервоарът може да изтласка вода само по един начин: навън от маркуча. Подобно на нашата батерия за производство на постоянен ток, след като резервоарът се изпразни, водата вече не тече през тръбите.

Описване на DC

DC се определя като „еднопосочен“ поток на ток и токът протича само в една посока. Напрежението и токът могат да варират в продължение на дълго време, така че посоката на потока не се променя. За да опростим нещата, ще приемем, че напрежението е константа. Например, батерията осигурява 1,5V, което може да бъде описано в математическото уравнение като:

V (t) = 1.5V

Ако начертаем това във времето, виждаме постоянно напрежение

Парцел от DC

Парцел от DC

Горната графика означава, че можем да разчитаме на повечето източници на постоянен ток да осигурят постоянно напрежение във времето. Всъщност батерията бавно ще се разрежда, което означава, че напрежението ще падне при използване на батерията. За повечето цели можем да приемем, че напрежението е постоянно.

Приложения

всичко проекти за електроника и части за продажба на SparkFun, работещи на DC. Всичко, което се изтощава от батерия, включва се в стената с променливотоков адаптер или използва USB кабел за захранване, разчита на DC. Примери за електроника с постоянен ток включват:

  • Мобилни телефони
  • Фенерчета
  • Базираната на LilyPad D&D Dice Gauntlet
  • Телевизори с плосък екран (AC преминава в телевизора, който се преобразува в DC)
  • Хибридни и електрически превозни средства

По този начин става въпрос за това какво представлява променлив ток, постоянен ток и неговите приложения. Надяваме се, че сте разбрали по-добре тази концепция. Освен това, всякакви съмнения относно тази концепция или която и да е друга електрически и електронни проекти , моля, дайте вашите ценни предложения, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас, каква е разликата между променлив ток и постоянен ток ?

Кредити за снимки: