Care este diferența dintre AC și DC?

Doar câțiva sunt capabili să realizeze realist că curentul alternativ și direct sunt oarecum diferiți. Să nu mai vorbim pentru a numi diferențe specifice. Scopul acestui articol este de a explica principalele caracteristici ale acestor cantități fizice în termeni ușor de înțeles pentru persoanele fără bagaj de cunoștințe tehnice și pentru a oferi câteva concepte de bază referitoare la această problemă.

Dificultăți în vizualizare

Majoritatea oamenilor pot să înțeleagă cu ușurință concepte precum "presiune", "cantitate" și "flux", deoarece în viața lor de zi cu zi se confruntă permanent cu ele. De exemplu, este ușor de înțeles faptul că creșterea debitului atunci când udarea florilor va crește cantitatea de apă care iese din furtunul de apă, în timp ce creșterea presiunii apei va face să se miște mai repede și cu o forță mai mare.

Termenii electrici, cum ar fi "tensiunea" și "curentul", sunt, de obicei, greu de înțeles, deoarece nu puteți vedea sau simți că energia electrică se deplasează prin cabluri și circuite electrice. Chiar și un electrician novice este extrem de dificil de a vizualiza ceea ce se întâmplă la nivel molecular sau chiar să înțeleagă clar ce este electronul, de exemplu. Această particulă depășește limitele capacităților senzoriale ale omului, nu poate fi văzută și nu poate fi atinsă, cu excepția cazului în care un anumit număr dintre ele nu trece prin corpul uman. Numai atunci victima le va simți cu siguranță și va experimenta ceea ce se numește de obicei un șoc electric.

Cu toate acestea, cabluri deschise și fire, majoritatea oamenilor par complet inofensive, deoarece ei nu pot vedea electroni, așteaptă să ia calea de rezistență minimă, care este de obicei la sol.

analogie

Este clar de ce majoritatea oamenilor nu pot vizualiza ceea ce se întâmplă în conductorii și cablurile obișnuite. O încercare de a explica că ceva se mișcă prin metal este contrar bunului simț. La nivelul cel mai de bază, energia electrică nu este atât de diferită de apă, astfel încât conceptele sale de bază sunt destul de ușor de controlat dacă comparați circuitul electric cu sistemul de apă. Principala diferență dintre apă și electricitate este că prima umple orice dacă poate să scape din tub, în ​​timp ce a doua pentru mișcarea electronilor are nevoie de un conductor. Prin vizualizarea sistemului de țevi, este mai ușor pentru majoritatea oamenilor să înțeleagă terminologia specială.

Stresul sub presiune

Tensiunea este foarte asemănătoare cu presiunea electronică și indică cât de repede și cu ce forță se mișcă prin conductor. Aceste mărimi fizice sunt echivalente în multe privințe, inclusiv relația lor cu forța conductei-cablu. La fel cum o presiune prea mare sparge conducta, prea multă tensiune distruge ecranul conductorului sau o străpunge.

Curent ca flux

Curentul este debitul de electroni, indicând cât de mult se deplasează de-a lungul cablului. Cu cât este mai mare, cu atât mai mulți electroni trec prin conductor. La fel cum cantitățile mari de apă necesită țevi mai groase, curenții mai mari necesită cabluri mai groase.

Utilizarea modelului de buclă de apă face posibilă explicarea multor altor termeni. De exemplu, generatoarele de energie pot fi reprezentate ca pompe de apă și sarcină electrică - ca moară de apă, a cărei rotire necesită curgere și presiune a apei. Chiar și diodele electronice pot fi considerate ca valve de apă, care permit ca apa să curgă numai într-o singură direcție.

Curent continuu

Care este diferența dintre curentul constant și cel alternativ, devine deja clar din nume. Prima este mișcarea electronilor într-o direcție. Este foarte ușor să o vizualizați folosind modelul de buclă de apă. Este suficient să ne imaginăm că apa curge prin conductă într-o singură direcție. Dispozitivele obișnuite care creează curent continuu sunt celulele solare, bateriile și mașinile dinamice. Practic, orice dispozitiv poate fi proiectat astfel încât să fie alimentat de la o astfel de sursă. Aceasta este aproape prerogativa exclusiva a electronicii de joasa tensiune si electronica portabila.

Curentul DC este destul de simplu și respectă legea lui Ohm: U = I × R. Încărcați alimentarea este măsurată în wați și este egală cu: P = U × I.

Datorită ecuațiilor și comportamentului simplu, un curent constant este relativ ușor de înțeles. Primele sisteme de transmisie a energiei electrice, dezvoltate de Thomas Edison în secolul al XIX-lea, au folosit doar ele. Cu toate acestea, în curând diferența de curent alternativ și constantă a devenit evidentă. Transmisia acestora la distanțe semnificative a fost însoțită de pierderi grele, deci în câteva decenii a fost înlocuită de un sistem mai profitabil (atunci) dezvoltat de Nikola Tesla.

În ciuda faptului că rețeaua de putere comercială din întreaga lume sunt acum, folosind un curent alternativ, ironia este că dezvoltarea tehnologiei a făcut transmiterea de înaltă tensiune curent continuu la distanțe foarte mari și sub sarcini extreme mai eficient. Ce se utilizează, de exemplu, atunci când se conectează sisteme individuale, cum ar fi țări întregi sau chiar continente. Aceasta este o altă diferență în curentul alternativ și constant. Cu toate acestea, prima este încă utilizată în rețele comerciale de joasă tensiune.

Curent constant și alternativ: diferența de producție și de utilizare

Dacă curentul alternativ este mult mai ușor de realizat cu un generator care utilizează energie cinetică, atunci bateriile pot crea doar o constantă. Prin urmare, acesta din urmă domină circuitele de putere ale dispozitivelor de joasă tensiune și ale electronicii. Bateriile pot fi încărcate numai de la alimentarea cu curent continuu, astfel încât alimentarea cu curent alternativ este rectificată atunci când bateria este partea principală a sistemului.

Un exemplu utilizat pe scară largă este orice vehicul - o motocicletă, o mașină și un camion. Generator, montate pe ele, generează un curent alternativ care este convertit instantaneu la DC prin redresor ca bateria este prezent în sistem, cât și pentru cele mai multe produse electronice necesită o tensiune constantă. Celulele solare și pile de combustie, de asemenea, produce doar un curent constant, care este apoi, dacă este necesar, pot fi convertite în curent alternativ de către un dispozitiv numit un invertor.

Direcția de mișcare

Acesta este un alt exemplu al diferenței dintre curentul continuu și curentul alternativ. După cum sugerează și numele, acesta din urmă este un flux de electroni, care se schimbă în mod constant direcția sa. De la sfârșitul secolului al XIX-lea, în aproape toate interne și industriale electrice din întreaga lume au folosit un curent alternativ sinusoidal, deoarece este mai ușor de obținut și mult mai ieftin pentru a distribui, cu excepția foarte puține cazuri de transmitere pe distanțe lungi, atunci când pierderea de putere forțată să utilizeze cele mai noi sisteme de curent continuu de înaltă tensiune.

AC are un alt mare avantaj: vă permite să readuceți energia din punctul de consum înapoi în rețea. Acest lucru este foarte benefic în clădirile și instalațiile care produc mai multă energie decât consumă, ceea ce este foarte posibil atunci când se utilizează surse alternative, cum ar fi panourile solare și turbine eoliene. Faptul că curentul alternativ permite fluxul energetic bidirecțional este principalul motiv pentru popularitatea și disponibilitatea surselor alternative de alimentare.

frecvență

Când vine vorba de nivelul tehnic, din păcate, este dificil să explicăm cum funcționează curentul alternativ, deoarece modelul circuitului de apă nu se potrivește perfect. Cu toate acestea, este posibil să se vizualizeze un sistem în care apa modifică rapid direcția fluxului, deși nu este clar cum va face ceva util în acest caz. Curentul și tensiunea alternativă își schimbă constant direcția. Rata de schimbare depinde de frecvența (măsurată în hertz), iar pentru rețelele electrice de uz casnic este de obicei 50 Hz. Aceasta înseamnă că tensiunea și curentul își schimbă direcția de 50 de ori pe secundă. Calculul componentei active în sistemele sinusoidale este destul de simplu. Este suficient să se împartă valoarea lor de vârf în Radic-2.

Atunci când curentul alternativ schimbă direcția de 50 de ori pe secundă, aceasta înseamnă că lămpile incandescente sunt pornite și deconectate de 50 de ori pe secundă. Ochiul uman nu o poate vedea, iar creierul crede pur și simplu că lumina funcționează în mod constant. Aceasta este o altă diferență în curentul alternativ și constant.

Vector matematica

Curentul și tensiunea nu se schimbă doar constant - fazele lor nu coincid (nu sunt sincronizate). Majoritatea covârșitoare a încărcăturilor de curent alternativ provoacă o diferență de fază. Aceasta înseamnă că, chiar și pentru cele mai simple calcule, este necesară aplicarea matematicii vectoriale. Când lucrăm cu vectori, este imposibil să adăugăm, să scădem sau să efectuăm orice altă operație de matematică scalară. La un curent constant, dacă un cablu la un anumit punct primește 5A, iar celălalt - 2A, rezultatul este 7A. În cazul unei variabile, aceasta nu este așa, deoarece rezultatul va depinde de direcția vectorilor.

Factor de putere

Sarcina electrică activă cu curent alternativ poate fi calculată folosind o formulă simplă P = U × I × cos (phi), unde phi- - unghiul dintre tensiune și curent, cos (phi-), de asemenea numit factor de putere. Acesta este diferit de curentul continuu și AC: la o primă cos (phi-) este întotdeauna egală cu 1. Este necesară Puterea activă (și plătite) consumatorii casnici și industriali, dar nu este cuprinzătoare, care trece prin conductoare (cablurile) la sarcina, care poate se calculează după formula S = U x I măsurat în volți-amperi (vA).

Diferența dintre curentul direct și curentul alternativ în calcule este evidentă - ele devin mai complexe. Chiar și pentru cele mai simple calcule, este necesară o cunoaștere mediocră a matematicii vectoriale.

Mașini de sudat

Diferența dintre curentul direct și cel alternat se manifestă și atunci când se face sudura. Polaritatea arcului are o mare influență asupra calității sale. Electrod de sudură pozitiv pătrunde mai adânc decât electrodul negativ, dar acesta accelerează metalul topit. Cu un curent constant, polaritatea este întotdeauna constantă. Cu o variabilă, se modifică de 100 de ori pe secundă (la 50 Hz). Sudarea la o constantă este de preferat, deoarece este produsă mai uniform. Diferența în sudură AC și DC constă în faptul că, în primul caz al unei a doua mișcare a electronilor este întreruptă, ceea ce duce la pulsație a instabilității arcului și slăbiri. Acest tip de sudura este rar folosit, de exemplu, pentru a elimina frămîntare arcului în cazul electrozilor cu diametru mare.