В чем разница между переменным и постоянным током

В современном мире электричество для человека является наиболее важным после кислорода. Когда было изобретено электричество, за эти годы произошло много изменений. Темная планета превратилась в планету огней. Фактически, это сделало жизнь такой простой при любых обстоятельствах. Все устройства, производства, офисы, дома, техника, компьютеры работают на электричестве. Здесь энергия будет в двух формах, т.е. переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) . Что касается этих токов и разницы между переменным и постоянным током, мы подробно обсудим его основные функции и способы их использования. Его свойства также обсуждаются в табличном столбце.

Разница между переменным и постоянным током

Электроэнергия может осуществляться двумя способами: переменным (переменным током) и постоянным током. Электричество можно определить как поток электронов по проводнику, например по проводу. Основное различие между переменным и постоянным током в основном заключается в направлении, по которому поступают электроны. В постоянном токе поток электронов будет идти в одном направлении, а в переменном токе поток электронов изменит свое направление, как вперед, так и назад. Разница между переменным и постоянным током в основном состоит в следующем

Разница между переменным и постоянным током

Переменный ток (AC)

Переменный ток определяется как поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током. В основном, переменный ток используется для подачи энергии в промышленность, жилые дома, офисные здания и т. Д.

Источник переменного тока

Генерация переменного тока

Переменный ток производится с помощью генератора переменного тока. Он предназначен для выработки переменного тока. Внутри магнитного поля скручивается проволочная петля, по которой течет индуцированный ток. Здесь вращение провода может происходить от любого средства, например, от паровой турбины, проточной воды, ветряной турбины и так далее. Это связано с тем, что провод вращается и периодически приобретает разную магнитную полярность, ток и напряжение в проводе чередуются.

Генерация альтернативного тока

Таким образом, генерируемый ток может иметь множество форм сигналов, таких как синус, квадрат и треугольник. Но в большинстве случаев предпочтительнее использовать синусоидальную волну, потому что ее легко сгенерировать и легко выполнить вычисления. Однако остальная часть волны требует дополнительного устройства для преобразования их в соответствующие формы волны, или форма оборудования должна быть изменена, и вычисления будут слишком сложными. Описание синусоидального сигнала обсуждается ниже.

Описание синусоидальной волны

Как правило, форму сигнала переменного тока можно легко понять с помощью математических терминов. Для этой синусоидальной волны требуются три вещи: амплитуда, фаза и частота.

Рассматривая только напряжение, синусоидальную волну можно описать как математическую функцию ниже:

V(t) = V_пГрех (2πft + Ø)

V (t): Это функция времени и напряжения. Это означает, что со временем меняется и наше напряжение. В приведенном выше уравнении член справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.

ВП: Это амплитуда. Это указывает, насколько максимальное напряжение может достигать синусоидальная волна в любом направлении, то есть -VP вольт, + VP Вольт или где-то посередине.

Функция sin () утверждает, что напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны и будет действовать как плавные колебания при 0 В.

Здесь 2π - постоянная величина. Он преобразует частоту из циклов в герцах в угловую частоту в радианах в секунду.

Здесь f описывает частоту синусоидальной волны. Это будет в единицах в секунду или в герцах. Частота показывает, сколько раз конкретная форма волны встречается в течение одной секунды.

Здесь t - зависимая переменная. Измеряется в секундах. При изменении времени изменяется и форма волны.

Φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза определяется как сдвиг формы сигнала во времени. Он измеряется в градусах. Периодический характер синусоидальной волны смещается на 360 °, она становится той же формы волны при смещении на 0 °.

Для приведенной выше формулы значения приложения в реальном времени добавляются с учетом США в качестве эталона.

Среднеквадратическое значение (RMS) - это еще одна небольшая концепция, которая помогает при расчете электрической мощности.

V (t) = 170 Sin (2π60t)

Применение AC

• В розетках дома и офиса используется кондиционер.
• Генерация и передача переменного тока на большие расстояния очень просты.
• Меньше энергии теряется в передача электроэнергии для высоких напряжений (> 110 кВ).
• Более высокое напряжение означает меньшие токи, а для более низких токов в линии электропередачи выделяется меньше тепла, что, очевидно, связано с низким сопротивлением.
• Переменный ток можно легко преобразовать из высокого напряжения в низкое и наоборот с помощью трансформаторов.
• Питание переменного тока электродвигатели .
• Это также полезно для многих крупных приборов, таких как холодильники, посудомоечные машины и т. Д.
• Постоянный ток

Постоянный ток (DC) - это движение носителей электрического заряда, то есть электронов в однонаправленном потоке. В постоянном токе сила тока будет меняться со временем, но направление движения остается неизменным все время. Здесь постоянным током называется напряжение, полярность которого никогда не меняется.

Источник постоянного тока

В цепи постоянного тока электроны выходят из отрицательного или отрицательного полюса и движутся к положительному или положительному полюсу. Некоторые физики определяют постоянный ток как переход от плюса к минусу.

Источник постоянного тока

Как правило, основной источник постоянного тока - это батареи, электрохимические и фотоэлектрические элементы. Но больше всего предпочитают кондиционер во всем мире. В этом случае переменный ток можно преобразовать в постоянный. Это будет происходить в несколько этапов. Первоначально блок питания состоит из трансформатор, который позже преобразовался в постоянный ток с помощью выпрямителя. Он предотвращает реверсирование тока, а фильтр используется для устранения пульсаций тока на выходе выпрямителя. Это феномен преобразования переменного тока в постоянный.

Пример подзарядки аккумулятора

Однако для функционирования всего электронного и компьютерного оборудования им необходим постоянный ток. Для большинства полупроводникового оборудования требуется диапазон напряжений от 1,5 до 13,5 вольт. Текущие потребности меняются в зависимости от используемых устройств. Например, диапазон от практически нуля для электронных наручных часов до более 100 ампер для усилителя мощности радиосвязи. Оборудование, в котором используются мощные радио- или радиовещательные передатчики, или телевидение, или дисплей с электронно-лучевой трубкой, или вакуумные лампы, требует от примерно 150 вольт до нескольких тысяч вольт постоянного тока.

Пример подзарядки аккумулятора

Основное различие между переменным и постоянным током обсуждается в следующей сравнительной таблице.

Ключевые различия переменного тока (AC) и постоянного тока (DC)

Ключевые различия между переменным и постоянным током заключаются в следующем.

• Направление тока будет меняться в нормальном временном интервале, тогда этот вид тока известен как переменный или переменный ток, тогда как постоянный ток является однонаправленным, потому что он течет только в одном направлении.
• Поток носителей заряда в переменном токе будет течь, вращая катушку внутри магнитного поля, иначе вращая магнитное поле внутри неподвижной катушки. В постоянном токе носители заряда будут течь, поддерживая стабильность магнетизма вместе с проводом.
• Частота переменного тока колеблется от 50 до 60 герц в зависимости от национального стандарта, тогда как частота постоянного тока всегда остается нулевой.
• PF (коэффициент мощности) переменного тока находится в диапазоне от 0 до 1, в то время как коэффициент мощности постоянного тока всегда остается равным единице.
• Генерация переменного тока может производиться с помощью генератора переменного тока, тогда как постоянный ток может генерироваться через батарею, элементы и генератор.
• Нагрузка переменного тока является резистивно-индуктивной, в противном случае - емкостной, тогда как нагрузка постоянного тока всегда является резистивной по своей природе.
• Графическое представление переменного тока может быть выполнено с помощью различных неравномерных сигналов, таких как периодические, треугольные, синусоидальные, квадратные, зубчатые и т. Д., Тогда как постоянный ток представлен в виде прямой линии.
• Передача переменного тока может осуществляться на большие расстояния с некоторыми потерями, в то время как постоянный ток передает с небольшими потерями на чрезвычайно большие расстояния.
• Преобразование переменного тока в постоянный может быть выполнено с помощью выпрямителя, тогда как инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменный.
• Генерация и передача переменного тока могут выполняться с использованием нескольких подстанций, тогда как постоянного тока используется больше подстанций.
• Применения переменного тока включают заводы, домашние хозяйства, промышленность и т. Д., Тогда как постоянный ток используется в импульсном освещении, электронном оборудовании, гальванике, электролизе, гибридных транспортных средствах и переключении обмотки возбуждения в роторе.
• Постоянный ток очень опасен по сравнению с переменным током. В переменном токе величина тока будет высокой и низкой в ​​нормальный интервал времени, тогда как в постоянном токе величина также будет такой же. Как только человеческое тело подвергается электрошоку, переменный ток будет входить в человеческое тело, а также выходить из него через нормальный интервал времени, в то время как постоянный ток будет постоянно беспокоить человеческое тело.

Каковы преимущества переменного тока перед постоянным током?

Основные преимущества переменного тока по сравнению с постоянным током включают следующее.

• Переменный ток недорогой и генерирует ток легче, чем постоянный.
• Пространство, ограниченное переменным током, больше постоянного.
• В переменном токе потери мощности при передаче меньше по сравнению с постоянным током.

Почему переменное напряжение выбирается выше постоянного?

Основными причинами выбора переменного напряжения над постоянным в основном являются следующие.
Потеря энергии при передаче переменного напряжения мала по сравнению с постоянным напряжением. Когда трансформатор находится на некотором расстоянии, установка очень проста. Преимущество переменного напряжения заключается в повышении и понижении напряжения в зависимости от необходимости.

Истоки переменного и постоянного тока

Магнитное поле вблизи провода может вызвать поток электронов в одном направлении через провод, поскольку они отталкиваются от отрицательной части магнита и притягиваются в направлении положительной части. Таким образом было установлено питание от батареи, что было признано в работах Томаса Эдисона. Генераторы переменного тока постепенно меняли систему батарей постоянного тока Эдисона, поскольку переменный ток очень надежен для передачи энергии на большие расстояния для выработки большего количества энергии.

Ученый Никола Тесла использовал вращающийся магнит вместо постепенного применения магнетизма через провод. Как только магнит будет наклонен в одном направлении, электроны будут течь в положительном направлении, однако всякий раз, когда направление магнита было повернуто, электроны также будут поворачиваться.

Применение переменного и постоянного тока

Переменный ток используется для распределения энергии и имеет много преимуществ. Его можно легко преобразовать в другие напряжения с помощью трансформатора, потому что трансформаторы не используют постоянный ток.

При высоком напряжении, когда мощность передается, потери будут меньше. Например, источник питания 250 В имеет сопротивление 1 Ом и мощность 4 А. Поскольку мощность в ваттах равна вольт x амперам, передаваемая мощность может составлять 1000 ватт, тогда как потери мощности составляют I2 x R = 16 ватт.

Переменный ток используется для передачи электроэнергии высокого напряжения.

Если линия напряжения передает мощность 4 А, но у нее 250 кВ, то она несет мощность 4 А, но потери мощности такие же, однако вся система передачи несет 1 МВт, а 16 Вт - это приблизительно незначительные потери.

Постоянный ток используется в батареях, некоторых электронных и электрических устройствах, а также в солнечных батареях.
Формулы для переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Формулы для переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности обсуждаются ниже.

Переменный ток

Формула для однофазных цепей переменного тока:

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

Формула для трехфазных цепей переменного тока:

I = P / √3 * V * Cosθ

Напряжение переменного тока

Для однофазных цепей переменного тока напряжение переменного тока равно

V = P / (I x Cos θ) = I / Z

Для трехфазных цепей переменного тока напряжение переменного тока равно

Для соединения звездой VL = √3 EPH в противном случае VL = √3 VPH

Для соединения треугольником VL = VPH

Сопротивление переменному току

В случае индуктивной нагрузки Z = √ (R2 + XL2)

В случае емкостной нагрузки Z = √ (R2 + XC2)

В обоих случаях, таких как емкостный и индуктивный Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Мощность переменного тока

Для однофазных цепей переменного тока P = V * I * Cosθ

Активная мощность для 3-фазных цепей переменного тока

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Реактивная сила

Q = V I * Sinθ

VAR = √ (VA2 - P2) & kVAR = √ (кВА2 - кВт2)

Полная мощность

S = √ (P + Q2)

кВА = √кВт2 + кВАр2

Комплексная мощность

S = V I

Для индуктивной нагрузки S = ​​P + jQ

Для емкостной нагрузки S = ​​P - jQ

Формулы для постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Формулы для постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности обсуждаются ниже.

Постоянный ток

Уравнение постоянного тока: I = V / R = P / V = ​​√P / R

Напряжение постоянного тока

Уравнение постоянного напряжения:

V = I * R = P / I = √ (P x R)

Сопротивление постоянному току

Уравнение сопротивления постоянному току: R = V / I = P / I2 = V2 / P

Мощность постоянного тока

Уравнение мощности постоянного тока: P = IV = I2R = V2 / R

Из приведенных выше уравнений переменного и постоянного тока, где

Из приведенных выше уравнений, где

«I» - измерение тока в А (амперах).

‘V’ - измерение напряжения в В (вольтах)

«P» - измеренная мощность в ваттах (Вт).

‘R’ - сопротивление в Ом (Ом).

R / Z = Cosθ = PF (коэффициент мощности)

‘Z’ - импеданс

«IPh» - фазный ток

«IL» - линейный ток

«VPh» - фазное напряжение

«VL» - линейное напряжение

«XL» = 2πfL - это индуктивное реактивное сопротивление, где «L» - это индуктивность в пределах Генри.

«XC» = 1 / 2πfC - емкостное реактивное сопротивление, где «C» - емкость в фарадах.

Почему мы используем кондиционер в наших домах?

В наших домах используется переменный ток, потому что мы можем очень просто изменить переменный ток с помощью трансформатора. Высокое напряжение испытывает чрезвычайно низкие потери энергии в линии или каналах длинной передачи, и напряжение снижается для безопасного использования дома с помощью понижающего трансформатора.

Потери мощности в проводе можно представить как L = I2R

Где

'L' - потеря мощности

«Я» - это текущее

«R» - это сопротивление.

Передача мощности может быть дана через отношение вида P = V*I

Где

«P» - мощность

‘V’ - напряжение

Как только напряжение возрастет, ток будет меньше. Таким образом, мы можем передавать равную мощность, уменьшая потери мощности, потому что высокое напряжение обеспечивает наилучшие характеристики. Поэтому по этой причине в домах используется переменный ток вместо постоянного тока.

Передача высокого напряжения также может осуществляться через постоянный ток, однако снизить напряжение для безопасного использования дома непросто. В настоящее время используются усовершенствованные преобразователи постоянного тока для уменьшения постоянного напряжения.

В этой статье подробно объясняется разница между токами переменного и постоянного тока. Я надеюсь, что каждый пункт ясно понимается об переменном токе, постоянном токе, формах сигналов, уравнении, различиях переменного и постоянного тока в табличных столбцах вместе с их свойствами. По-прежнему не может понять ни одну из тем статей или реализовать новейшие электротехнические проекты , не стесняйтесь задавать вопрос в поле для комментариев ниже. Вот вам вопрос, а каков коэффициент мощности переменного тока?

Фото:

• Синусоида песнякосмос
• Форма синусоидального сигнала RMS доктронический
• Пример подзарядки аккумулятора Вашингтон