Сеопфатна анализа на директна струја и наизменична струја
2024-07-04 7501

Директната струја и наизменичната струја се две основни компоненти на современите електроенергетски системи, секоја со уникатни карактеристики и широк спектар на апликации.Особено, електричните инженери и техничари треба да ги разберат овие две напонски форми и нивните апликации.Во овој напис, детално ќе ги истражиме дефинициите, карактеристиките, симболите, методите за мерење, пресметките на моќта и практичните апликации на директна струја и наизменична струја во различни полиња.Покрај тоа, ќе воведеме како се применуваат овие напонски форми во процесот на конверзија и регулатива на електрична енергија за да се задоволат различните технички потреби.Со целосно анализирање на овие содржини, читателите ќе можат подобро да ги разберат оперативните принципи на електроенергетските системи и да ја подобрат нивната способност да работат во практични апликации.

Каталог

Слика 1: Наизменична струја наспроти директна струја

Што е DC напон?

Директната струја (DC) се однесува на еднонасочно движење на електрично полнење.За разлика од наизменичната струја (AC), каде што електроните периодично ја менуваат насоката, DC одржува фиксна насока на проток на електрони.Чест пример на DC е електрохемиска ќелија, каде хемиска реакција произведува постојан напон што овозможува струјата постојано да тече низ коло.ДК може да помине низ различни спроводливи материјали, како што се жици, полупроводници, изолатори, па дури и вакуум.На пример, зрак на електрони или јони во вакуум претставува DC.

Слика 2: Принцип на работа на напон на DC

Во минатото, ДК беше наречена Галванска струја, именувана по италијанскиот научник Луиџи Галвани.Кратенките AC и DC се залагаат за наизменична струја и директна струја, соодветно.За да се претвори AC во DC, потребен е исправувач.Исправувачот се состои од електронска компонента, како што е диода, или електромеханичка компонента, како што е прекинувач, што овозможува струјата да тече во само една насока.Спротивно на тоа, инверторот може да се користи за претворање на DC во AC.

DC е широко користен во модерната технологија.Тоа не само што ги овластува основните уреди со батерии, туку и различни електронски системи и мотори.Во процеси како што се топење на алуминиум, може да се користат големи количини на директна струја за обработка на материјали.Покрај тоа, некои урбанистички железнички системи користат директна струја за да обезбедат континуирано и ефикасно работење.Директната струја со висок напон (HVDC) е погодна за пренесување на големи количини на моќност на долги растојанија или за поврзување на различни мрежи за наизменична струја.Високата ефикасност и ниските загуби на HVDC системите ги прават идеални за широко распространето, пренесување на електрична енергија со голем капацитет.

Системите со висок напон на AC/DC се дизајнирани да ракуваат со наизменична струја со висок напон и директна струја.Овие системи генерираат и испорачуваат стабилна, високонапонска директна струја за индустриски процеси, научно истражување, електронско тестирање и електроенергетски системи.Овие уреди за напојување се внимателно дизајнирани да обезбедат прецизно регулирање и сигурност за да се исполнат различни професионални и индустриски барања.

Што е напон на наизменична струја?

Наизменичната струја (AC) се однесува на еден вид електрична струја чија јачина и насока се менуваат периодично со текот на времето.За време на еден целосен циклус, просечната вредност на AC е нула, додека директната струја (DC) одржува постојан правец на проток.Главната карактеристика на AC е неговата бранова форма, која обично е синусен бран, кој обезбедува ефикасно и стабилно пренесување на електрична енергија.

Слика 3: Принцип на работа на напон на наизменична струја

Синусоидната наизменична струја е вообичаена во електроенергетските системи низ целиот свет.И станбените и индустриските извори на електрична енергија генерално користат синусоидна наизменична струја затоа што ги минимизира загубите на енергија за време на преносот и е лесно да се генерираат и контролираат.Покрај синусните бранови, AC може да има и форма на триаголни бранови и квадратни бранови.Овие алтернативни бранови форми се корисни во специфични апликации, како што е обработката на сигналот во електронските уреди и специфичните задачи за конверзија на електрична енергија, каде што квадратните или триаголните бранови може да бидат поефикасни од синусните бранови.

Цикличната природа на AC го прави идеална за пренесување на долги растојанија.Трансформаторите можат лесно да се засилат или надолу напонот на наизменична струја, намалувајќи ги загубите на енергија за време на преносот.Спротивно на тоа, DC бара посложени системи за конверзија и управување за пренесување на долги растојанија, така што е посоодветен за специфични индустриски намени и апликации за кратки растојанија.

Фреквенцијата на наизменична струја варира од регион до регион.На пример, Северна Америка и некои земји користат 60 Херц (Hz), додека повеќето други региони користат 50 Hz.Овие разлики во фреквенцијата влијаат врз дизајнирањето и работата на електричната опрема, така што е потребно внимателно разгледување при производство и употреба на опрема во различни региони.Севкупно, моќноста на наизменична струја е широко користена во домовите, деловните субјекти и индустриите заради неговата леснотија на конверзија, висока ефикасност на преносот и разноврсност во различни апликации.

Кои се симболите за напон на DC и AC?

Во електротехниката, DC и напонот на AC се претставени со различни симболи.Карактерот Unicode U+2393, обично се прикажува како „⎓“, често се користи во DC апликации, симболизирајќи ја постојаната насока на DC струјата.На мултиметар, DC напонот обично е претставен со капитал „V“ со права линија над него (―V), што укажува на мерниот опсег за DC напон.

Во дијаграмите на кола, симболот за извор на напон на DC, како што е батерија, се состои од две паралелни линии: цврста линија и испрекината линија.Цврстата линија претставува позитивен пол (+) и испрекинатата линија претставува негативен пол (-).Овој дизајн интуитивно ја покажува поларитетот на изворот на напон DC и насоката на протокот на струја.Поточно, подолгата линија укажува на позитивниот пол, кој е поврзан со повисок потенцијал или напон, додека пократката линија го означува негативниот пол, поврзан со помал потенцијал.Овој симбол е универзално користен во дизајнот на електронското коло, иако може да има мали јони V ariat врз основа на различни стандарди.

Слика 4: симбол на напон на DC

Од друга страна, напонот на наизменична струја е претставен со капитал „V“ со брановидна линија над неа.Оваа брановидна линија ги одразува периодичните промени на струјата на наизменична струја со текот на времето.За разлика од DC, насоката и напонот на струјата наизменична струја постојано се менуваат, а брановата линија ефикасно ја пренесува оваа карактеристика.Во електричната опрема и инструментите за тестирање, овој симбол на напон на наизменична струја им помага на инженерите и техничарите брзо да го идентификуваат и мерат напонот на наизменична струја.

Слика 5: Симбол за напон на наизменична струја

Правилната идентификација и употреба на симболите на напон DC и AC обезбедуваат точен дизајн на колото и безбедно работење на електрична опрема.Без разлика дали во дијаграмите на кола или за време на нарачката и одржувањето на опремата, стандардизираните симболи ги намалуваат недоразбирањата и грешките, подобрување на ефикасноста и безбедноста.

Како да се измери напонот DC и AC со мултиметар

Мерење на напон на ДЦ

При мерење на DC напон со мултиметар, чекорите се едноставни.Ајде да провериме батерија како пример.

• Подготовка:Извадете ја батеријата од уредот и, ако мерите батерија на автомобилот, вклучете ги фаровите за две минути, а потоа исклучете ја за да ја стабилизирате батеријата.

• Поврзете ги сондите:Вклучете ја црната сонда во приклучокот COM и црвената сонда во штекерот обележана со DC напон (како што е VΩ или V–).

• Пристапете до терминалите на батеријата:Ставете ја црната сонда на негативниот (-) терминал и црвената сонда на позитивниот (+) терминал.

• Прочитајте ја вредноста:Внимавајте и снимајте го напонот прикажан на мултиметарот.Оваа вредност го означува нивото на полнење на батеријата.

• Исклучете се:Прво извадете ја црвената сонда, потоа црната сонда.

Слика 6: Мерење на напонот на DC

Мерење на напон на наизменична струја

Мерењето на напонот на AC бара малку поинаков пристап.Еве како:

• Поставете го вашиот мултиметар:Свртете го бирање на положбата на напон на наизменична струја (обично обележана ṽ или Mṽ), и ако напонот е непознат, поставете го опсегот на највисоката поставка за напон.

• Поврзете ги оловото:Вклучете го црното водство во Jackек COM и црвеното водство во приклучокот VΩ.

• Допрете го колото:Допрете го црното водство до еден дел од колото и црвената доведе до друг.Забележете дека напонот на наизменична струја нема поларитет.

• Безбедносни мерки на претпазливост:Чувајте ги прстите подалеку од советите на жицата и избегнувајте да ги оставате советите да се допираат едни со други за да спречат електричен шок.

• Прочитајте ја вредноста:Набудувајте го мерењето на екранот и кога ќе завршите, прво извадете го црвеното олово, потоа црното олово.

Слика 7: Мерење на напон на наизменична струја

Совети за про

За напон на DC, ако читањето е негативно, разменете ги сондите за да добиете позитивно читање.Вредноста ќе остане иста.Бидете внимателни кога користите аналоген мултиметар;Реверзирањето на сондите може да го оштети уредот.После овие процедури обезбедува точни мерења на напон и безбедно работење на електрична опрема.

Како ја пресметувате моќноста на DC и моќта на наизменична струја?

Слика 8: Како да се пресмета моќноста на DC и напојувањето на наизменична струја

Пресметување на DC Power

За да ја пресметате моќта во DC коло, можете да го користите законот на Ом.Еве како:

Утврди напон

Користете ја формулата V = I * R.

Пример: Ако струјата (i) е 0,5 А (или 500 Ма), а отпорот (Р) е 100 Ω, тогаш:

V = 0,5 A * 100 Ω = 50 V

Пресметајте ја моќта

Користете ја формулата P = V * I.

Пример: Кога V = 50 V и I = 0,5 A:

P = 50 V * 0,5 A = 25 W

Конвертирајте ги напонските единици

Да се ​​претвори во киловолтс (kV): поделете за 1.000.

Пример: 17.250 VDC / 1.000 = 17,25 kVDC

Да се ​​претвори во Милвилтс (МВ): Помножете се со 1.000.

Пример: 0.03215 VDC * 1.000 = 32,15 VDC

Пресметување на моќност на наизменична струја

Пресметките на моќност на наизменична струја се посложени заради периодичната природа на напонот и струјата.Еве детален водич:

Разбирање на моменталните вредности

Во струјно коло, напонот и струјата се разликуваат периодично.Моментална моќност (P) е производ на моментален напон (V) и моментална струја (I).

Просечна пресметка на моќност

Се користи просечна моќност над еден циклус.Ова се пресметува со помош на вредностите на RMS (средниот квадрат на корен) на напон и струја.

Комплексна моќност (и)

Изразено како s = v * i *.V и јас сум RMS вредностите на напон и струја, соодветно.Јас* е комплексот конјугат на струјата.

Компоненти за напојување во кола на наизменична струја

Активна моќност (П): Моќ што всушност работи.

P = | s |cos φ = | i |^2 * r = | v |^2 / | z |^2 * r

Реактивна моќност (П): Зачувана моќност и ослободена од реактивни елементи.

Q = | s |грев φ = | i |^2 * x = | v |^2 / | z |^2 * x

Очигледна моќност (и): Комбинација на активна и реактивна моќност.

| С |= √ (p^2 + q^2)

Пример за наизменична струја

Пресметајте го напонот на RMS и струјата

Да претпоставиме VRMS = 120 V и IRMS = 5 A во AC коло.

Одредете ја очигледната моќност

S = vrms * irms = 120 V * 5 a = 600 Va

Пресметајте ја активната и реактивната моќност

Ако фазниот агол (φ) е 30 °:

Активна моќност: P = S cos φ = 600 Va * cos (30 °) = 600 Va * 0.866 = 519,6 W

Реактивна моќност: Q = S sin φ = 600 Va * sin (30 °) = 600 Va * 0,5 = 300 var

Со разградување на секој чекор и следење на овие детални упатства, можете точно да ги пресметате DC и AC моќта, осигурувајќи дека електричните мерења се прават правилно и безбедно.

Како да се зајакне DC напонот?

Во директната струја (DC) електроенергетски системи, високо-напонските конвертори на DC-DC, како што се конвертори на засилување, често се користат за зајакнување на напонот.Конвертерот за засилување е еден вид DC-DC конвертор на напојување што ја чува и ослободува енергијата со постојано затворање и отворање на прекинувач за зајакнување на влезниот напон на повисоко ниво.Овој вид конвертор е широко користен кога е потребна стабилна и ефикасна конверзија на напон на повисоко ниво.

Слика 9: Зголемување на конверторот

Работата на конверторот за засилување вклучува два главни чекори:

Затворање на прекинувачот: Кога прекинувачот е затворен, влезниот напон се нанесува на индукторот.Ова предизвикува магнетно поле во индукторот да акумулира енергија.

Отворање на прекинувачот: Кога прекинувачот е отворен, енергијата зачувана во индукторот се ослободува на излезот, што резултира во излезен напон повисок од влезниот напон.

Конвертерот за засилување обично вклучува најмалку два полупроводнички прекинувачи (како што се диоди и транзистори) и елемент за складирање на енергија (како што е индуктор или кондензатор).Овој дизајн обезбедува ефикасна конверзија на енергија и засилување на напон.

Зголемените конвертори можат да се користат сами или во каскада за понатамошно зголемување на излезниот напон.Овој пристап ги задоволува специфичните потреби со висок напон во апликации како што се индустриска опрема и електрични возила, со што конверторот за засилување е клучна компонента во конверзијата на напон на DC.За да се минимизираат флуктуациите на излезниот напон и бучавата, филтрите се користат во конверторите за засилување.Овие филтри се состојат од кондензатори или комбинација на индуктори и кондензатори.Тие го изедначуваат излезниот напон и ги намалуваат нарушувањата од промените на напонот, обезбедувајќи стабилност и подобрување на целокупната изведба на системот.Кога користите конвертор на засилување, бидете свесни дека зголемувањето на напонот генерално ја намалува струјата за одржување на постојана моќност, како резултат на законот за зачувување на енергијата.Разбирањето на ова може да помогне во правилниот дизајн и примената на конверторите за засилување.

Во наизменичните струја (AC) електроенергетски системи, трансформаторите се користат за да се засилат или да се повлечат напон.Трансформаторите работат со поттикнување на напон во секундарното ликвидација низ променливото магнетно поле создадено од струјата на наизменична струја.Меѓутоа, бидејќи DC струјата е константна и не создава променливо магнетно поле, трансформаторите не можат да предизвикаат напон во DC систем.Затоа, во системот за напојување DC, потребен е конвертор за засилување за да се зголеми напонот, додека конверторот на Buck се користи за да се повлече од напонот.

Како да се намали напонот на DC?

Во електроенергетските системи на директна струја (DC), намалувањето на напонот се прави поинаку отколку во наизменичните системи на струја (AC), бидејќи трансформаторите не можат да се користат за конверзија на напон на DC.Наместо тоа, најчесто се користат методи како што се „Намалување на напон на сериите базирани на отпорник“ и „кола за поделба на напон“.Подолу, ги детализираме двата методи со употреба на батерија од 12 волти како извор на енергија DC и 6-волт, 6-вати халоген ламба како пример.

Користење на серија отпорник за намалување на напон

Слика 10: Дијаграм за жици на отпорник на пад на напон во серија

Отпорот за намалување на напонот во серија е едноставен и најчесто користен метод за намалување на напонот со поврзување на отпорник со соодветна вредност во серија со колото.Овој отпорник е во серија со товарот, споделувајќи дел од напонот, така што товарот го добива потребниот помал напон.Еве ги специфичните чекори:

Одредете ја вкупната струја: Врз основа на моќноста и напонот на товарот, пресметајте ја вкупната струја.На пример, за халоген ламба 6V, 6W, тековната i = p/v = 6w/6v = 1a

Пресметајте го отпорот на серијата: За да се намали 12 V до 6 V, серијата отпорник треба да носи пад на напон од 6V.Според законот на Ом R = v/i, потребниот отпор r = 6V/1A = 6Ω

Изберете соодветна моќност на отпорник Моќта на која треба да издржи отпорник p = v × i = 6v × 1a = 6w, затоа изберете отпорник со номинална моќност од најмалку 6 W.

По поврзувањето на овој отпорник 6Ω во серија со товарот, струјата во колото е сè уште 1а, но отпорникот ќе го дели напонот 6 V, така што товарот ќе добие работен напон со 6 волти.Иако овој метод е едноставен, тој не е ефикасен затоа што резисторот троши моќ.Тој е погоден за едноставни кола со ниски побарувања за моќност.

Коло за разделување на напон

Колото за делител на напон е пофлексибилен метод за намалување на напонот, со употреба на два отпорници за да се формира делител на напон и да се постигне посакуваната дистрибуција на напон.

Изберете ги вредностите на отпорот: Изберете два отпорници со фиксна вредност (R1 и R2) за да создадете делител на напон.За да го намалите 12V на 6V, изберете R1 = R2, така што секој отпорник споделува половина од напонот.

Поврзете го колото: Поврзете ги двата отпорници во серија.Нанесете го снабдувањето со 12V низ целата серија и земете го напонот од средниот јазол како излезен напон.На пример, ако R1 и R2 се и 6Ω, средниот јазол ќе има 6V.

Поврзете го товарот: Прикачете го товарот на средниот јазол на колото за делител на напон и земја.Излезот на колото на напон е влезот на внесот на оптоварувањето.

Слика 11: Коло за делител на напон

Овој метод овозможува флексибилно прилагодување на напонот преку дизајнирање на колото за делител на напон и е погоден за различни апликации.Осигурете се дека влијанието на оптоварувањето врз отпорот се смета за одржување на стабилен излезен напон.

Како да се намали потрошувачката на енергија на климатик?

Сметките за високи климатизација можат да бидат загрижувачки, но постојат ефективни начини за намалување на потрошувачката на енергија за климатизација.Овие совети не само што ќе ви заштедат пари на сметката за електрична енергија, туку ќе го продолжат и животот на вашиот климатик и ќе ја подобрат нејзината ефикасност.Еве неколку практични предлози.

Слика 12: Совети за намалување на потрошувачката на енергија за климатизација

Исклучете го вашиот климатик кога не сте во употреба

Секогаш исклучувајте го вашиот климатик кога не ви треба.Овој едноставен чекор може да заштеди многу електрична енергија.Дури и во режим на подготвеност, климатизерите користат одредена моќност, така што исклучувањето целосно помага да се избегне непотребна потрошувачка на енергија.

Чувајте го вашиот климатик на идеална температура

Поставете го вашиот климатик на удобен и енергетски ефикасен температурен опсег, како што е 78-82 ° F (26-28 ° C) во текот на летото.Почетните поставки за пониска температура го зголемуваат обемот на работа на климатик и потрошувачката на енергија.

Редовно одржувајте го вашиот климатик

Редовното одржување е клучно за да се обезбеди ефикасно да работи вашиот климатик.Исчистете ги филтрите, проверете ги кондензаторот и испарувачот и повторно полнете го ладилното средство по потреба.Овие чекори можат да ги подобрат перформансите на вашиот климатик и да ја намалат потрошувачката на енергија.

Заменете ги старите или неисправни единици

Ако забележите дека вашата потрошувачка на енергија значително се зголеми и покрај редовното одржување, можеби е време да го замените вашиот климатик.Поновите модели често имаат повисок однос на енергетска ефикасност (EER), што може значително да ја намали потрошувачката на енергија.

Продајте или надградете го вашиот стар климатик

Размислете за продажба или замена на вашиот стар климатик со нов енергетски ефикасен модел.Современите климатизери користат поефикасна напредна технологија што може да ги намали вашите сметки за електрична енергија.

Користете помошна опрема за ладење

Вклучувањето на вентилаторот на таванот до климатик може да ја подобри циркулацијата на воздухот и побрзо да ја излади просторијата.Ова му овозможува на климатик да работи за пократко време, со што ќе се намали потрошувачката на енергија.

Изберете IoT уреди

Уредите на Интернет на нештата (IoT) можат да ви помогнат интелигентно да ги контролирате поставките за префрлување и температурата на вашиот климатик.Овие уреди автоматски го вклучуваат или исклучуваат клима уредот според вашите потреби, спречувајќи го енергетскиот отпад.Тие исто така можат да се контролираат далечински преку апликации за паметни телефони.

Затвори врати и прозорци

Кога климатик е вклучен, вратите и прозорците треба да бидат затворени за да спречат да избега од ладниот воздух, да ја задржи стабилната температура во затворен простор, да го намали оптоварувањето на климатизерот и да ја намали потрошувачката на енергија.

Редовно чистете го филтерот за климатик

Чистотата на филтерот за климатизација има големо влијание врз ефикасноста на климатик.Редовно чистење или замена на филтерот може да обезбеди добра вентилација, да го намали оптоварувањето на компресорот и да ја намали потрошувачката на енергија.

Избегнувајте директна сончева светлина

Осигурете се дека компресорот за климатик е поставен на ладно место.Директната сончева светлина може да го прегрее компресорот, да ја намали ефикасноста на компресорот и да ја зголеми потрошувачката на енергија.Инсталирајте сонце над надворешната единица или ставете ја на ладно место.

Преку овие методи, можете ефикасно да ја намалите потрошувачката на енергија на климатик, да заштедите месечни сметки за електрична енергија и да ја зголемите ефикасноста и услужниот век на климатик.Овие мерки не се само заштеда на енергија, туку и еколошки.

Предности и недостатоци на директната струја

Слика 13: Карактеристики на директната струја

Предности на директната струја

Директната струја (DC) нуди значителни предности на ефикасност.За разлика од наизменичната струја (AC), DC системите избегнуваат загуби на енергија како резултат на реактивна моќност, ефект на кожата и пад на напон, и затоа се генерално поефикасни.Оваа ефикасност е особено корисна кај апликациите кои бараат ефикасно пренесување на енергија.DC е стандард за складирање на батерии, идеален за обновливи извори на енергија, како што се соларна и ветерна енергија.Соларни панели и турбини на ветерници генерираат DC моќност, која се чува во батерии, а потоа се претвора во AC со употреба на инвертори за станбена или индустриска употреба.

Снабдувањето со напојување DC обезбедува стабилен, постојан напон или струја погоден за деликатни електронски уреди.Оваа стабилност ги минимизира флуктуациите на напонот и електричниот шум, што го прави DC неопходно во полињата што бараат голема моќ, како што е медицинска и комуникациска опрема.DC се одликува со контрола и регулатива.Овозможува прецизно прилагодување на нивото на напон и струја, што го прави погоден за апликации кои бараат прецизна контрола, како што се електрични возила, електрични мотори и системи за индустриска автоматизација.

DC е исто така побезбеден, со помал ризик од електричен шок од AC.Со соодветна изолација и заземјување, DC системите можат да обезбедат поголема безбедност во операциите со низок напон и се погодни за домашни и индустриски средини.

Недостатоци на ДК

Сепак, ДЦ има и свои недостатоци.Пренесувањето на ДК на долги растојанија е неефикасно.Додека технологијата со висок напон DC (HVDC) може да го ублажи овој проблем, AC може лесно да го прилагоди својот напон преку трансформатори, што го прави поефикасен на долги растојанија.Изградбата на дистрибутивна инфраструктура за ДЦ е скапо и сложено.DC системите бараат електронски конвертори, инвертори и друга специјализирана опрема, зголемување на почетните трошоци за инвестирање и одржување.

Снабдувањето со електрична енергија DC е ограничено.За разлика од AC Power, која е лесно достапна од комуналната мрежа, DC Power бара специфично поставување, како што се батерии, соларни панели или генератори.Ова ограничување го ограничи широко распространетата усвојување на ДК во некои области.Компатибилноста со постојната опрема е уште едно прашање.Повеќето електрични опрема и уреди се дизајнирани за моќност на наизменична струја.Конвертирањето на овие уреди во DC Power бара дополнителна опрема за конверзија или модификации, додавајќи сложеност и цена.

Одржувањето на DC системите е повеќе предизвикувачко.Комплексните електронски компоненти, како што се инвертори и конвертори, може да бараат почесто одржување и сложено смена на проблеми.Ова може да ги зголеми оперативните трошоци и временските инвестиции на системот.

Предности и недостатоци на наизменична струја

Клучна карактеристика на наизменичната струја (AC) е дека нејзиниот напон или струја се менува периодично со текот на времето, обично формирајќи синусен бран.За разлика од директната струја (DC), струјните кола немаат фиксни позитивни и негативни столбови затоа што насоката на струјата постојано се менува.AC обично се произведува од генератори преку електромагнетна индукција.Покрај тоа, напонот на снабдување со наизменична струја може лесно да се засили нагоре или надолу со употреба на трансформатори, олеснувајќи ефикасно пренесување и дистрибуција на електрична енергија.

Слика 14: Карактеристики на наизменична струја

Предности на кола на наизменична струја

Колата на наизменична струја имаат неколку предности.Една голема предност е употребата на трансформатори, што ја поедноставува регулацијата на напонот.Генераторите можат да произведат високо-напонски AC и потоа да го засилат за пренесување на долги растојанија, што ја подобрува ефикасноста и ги намалува загубите.Високиот напон ги минимизира загубите на менувачот.

Друга предност е тоа што AC може лесно да се претвори во DC со помош на исправувач, дозволувајќи им на AC да напојува различни оптоварувања на DC.AC може да се справи со еднофазни и трифазни оптоварувања, што го прави погоден за индустриски и домашни апликации.Распространетата употреба на опрема за наизменична струја ги намали трошоците, што ја прави опремата за наизменична струја релативно ефтина, компактна и стилска, со што се промовира глобалното усвојување на AC системите.

Недостатоци на кола на наизменична струја

И покрај многуте придобивки од AC, има некои недостатоци.AC не е погодна за кола за полнење на батеријата затоа што батериите бараат постојан напон на DC.Исто така, не е погодно за електропланирање и електрична влечење затоа што овие индустрии бараат стабилна струја насока и напон.

Важен проблем со AC е ефектот на кожата, каде што струјата на наизменична струја има тенденција да тече на површината на спроводникот, зголемувајќи ја ефективната отпорност и намалување на ефикасноста на тековниот трансфер.Кај кола на наизменична струја, вредностите на индукторите и кондензаторите се разликуваат со фреквенцијата, комплетното дизајнирање на колото.Опремата AC исто така има тенденција да има пократок животен век заради вибрации, бучава и хармонични ефекти.Покрај тоа, капките на напон во кола на наизменична струја се позначајни, што резултира во лошо регулирање на напонот.Размислувањата за дизајнот мора да бидат одговорни за однесувањето зависно од фреквенцијата на отпорниците, индукторите и кондензаторите, што додава на сложеноста.

Апликации на DC

Слика 15: Примена на директна струја

Електроника: Директната струја (DC) се користи во многу електронски уреди како што се компјутери, паметни телефони, телевизори и радија.Интегрираните кола и дигиталните компоненти во овие уреди бараат стабилно снабдување со DC моќност за да функционираат правилно.Овој постојан напон и струја обезбедуваат сигурност и перформанси на уредите.Покрај тоа, многу уреди за домаќинства, вклучително и електрични вентилатори, звучни системи и уреди за автоматизација на домот, се потпираат на DC Power за работа.

Напојување на мали уреди: Многу преносни уреди се напојуваат со батерии, кои обезбедуваат DC моќност.Примерите вклучуваат светилки, далечински управувачи и преносни музички плеери.Батериите обезбедуваат стабилно снабдување со моќност, дозволувајќи им на овие уреди да се користат насекаде без потреба од електричен излез.Оваа погодност гарантира дека уредите можат да работат сигурно дури и без електричен излез.

Електрични возила: Електричните возила (ЕВ) се потпираат многу на моќноста на DC.Батериите во EVS ја чуваат DC Power, која потоа се претвора во погонска енергија од електричниот мотор.Системот за полнење на одборот ја претвора напојувањето со наизменична струја од станицата за полнење во DC Power за полнење на батеријата.Овој ефикасен и контролиран DC електроенергетски систем ги подобрува перформансите и опсегот на ЕВ.

Системи за обновлива енергија: DC моќноста се користи во системите за обновлива енергија.Соларни фотоволтаични (PV) панели и турбини на ветерници генерираат директна струја (DC), која се претвора во наизменична струја (AC) од страна на инвертори за интеграција на мрежа или апликации надвор од мрежата.Ова ја подобрува ефикасноста на конверзијата на енергијата и го поддржува развојот на чиста енергија.На пример, соларни системи во домот, DC се претвораат од инвертори за да обезбедат сигурна домашна моќ.

Телекомуникација: Телекомуникациските мрежи користат DC за да обезбедат резервна моќност за критична инфраструктура.Мобилните кули, центрите за податоци и комуникациската опрема честопати се поврзани со DC системите за одржување на моќноста за време на прекините на електрична енергија.Батериите во овие системи ја чуваат DC Power, обезбедувајќи стабилна моќност во итни случаи и обезбедување на континуирано работење на мрежата.

Транспорт: DC најчесто се користи во електрични возови, трамваи и системи на метрото.Системите за влечење DC обезбедуваат ефикасно и контролирано забрзување преку DC моторите, што ги прави идеални за железнички транспорт.Оваа апликација ја подобрува енергетската ефикасност на транспортот, додека ги намалува оперативните трошоци и влијанието врз животната средина.

Електропланирање: Во индустриското електропланирање, DC се користи за депонирање на метални облоги на подлоги.Со контролирање на напонот и струјата, стапката на таложење на метал може прецизно да се прилагоди за да се добијат висококвалитетни резултати од електроплација.Технологијата е широко користена во производната индустрија, особено во индустријата за автомобили, електроника и украсување.

Заварување: DC се користи во заварувањето за да се создаде електрично празнење помеѓу електродата за заварување и работното парче.Топлината од празнењето го топи металот, создавајќи фузија на металите.Овој метод на заварување е вообичаен во градежништвото, производството и поправката на индустриите и обезбедува силна, издржлива врска.

Истражување и тестирање: Лабораториите користат DC моќност за истражување, тестирање и калибрација.Експерименталната опрема бара стабилен, точен извор на енергија, а ДК може да ги задоволи овие потреби.На пример, користењето на DC за тестирање на електронски компоненти обезбедува точност и веродостојност на експерименталните резултати.

Медицински апликации: DC се користи во медицински уреди како што се пејсмејкери, дефибрилатори, алатки за електрокаутери и некоја дијагностичка опрема.Овие уреди се потпираат на DC за прецизно и контролирано работење, осигурувајќи дека пациентите добиваат сигурен и безбеден третман.Користењето на DC во медицинска опрема не само што може да ги подобри резултатите од третманот, туку и да ја зголеми стабилноста и животот на опремата.

Со разбирање на овие апликации, корисниците можат да ја разберат разноврсноста и важноста на DC во различни полиња, обезбедувајќи ефикасни и сигурни перформанси во секој случај на употреба.

Апликации на AC

Слика 16: Апликации на AC

Транспорт и производство на индустриска енергија: Наизменичната струја (AC) е од суштинско значење во современите системи на електрична енергија, особено за транспорт и производство на индустриска енергија.Речиси секој дом и бизнис се потпираат на AC за нивните дневни потреби за моќ.Спротивно на тоа, директната струја (DC) има поограничен опсег на апликации затоа што има тенденција да се загрева за време на преносот на долги растојанија, што ги зголемува ризиците и трошоците за пожар.Покрај тоа, тешко е за DC да претвори висок напон и ниска струја во низок напон и висока струја, додека AC лесно може да го стори тоа со трансформатор.

Домашни уреди: AC ги овластува електричните мотори, кои ја претвораат електричната енергија во механичка енергија.Домашни уреди, како што се фрижидери, машини за миење садови, отпадоци од ѓубре и печки, сите се потпираат на AC за да работат.Моторите во овие уреди користат AC за извршување на разни механички функции.AC е најпосакуваниот извор на енергија за домашни уреди заради неговата сигурност и погодност.

Уреди со батерија: Иако AC е доминантен, DC е погоден за уреди со батерија.Овие уреди обично се наплатуваат преку адаптер што го претвора AC во DC, како што е адаптер AC/DC што се приклучува во wallиден штекер или USB -врска.Примерите вклучуваат светилки, мобилни телефони, модерни телевизори (со адаптери за наизменична струја/ДЦ) и електрични возила.Иако овие уреди работат на DC Power, нивниот извор на енергија е обично AC, при што конверзијата се ракува со адаптер.

Систем за дистрибуција: AC има значителни предности во дистрибутивниот систем.Преку трансформатори, AC може лесно да се претвори во различни напони за да се задоволат различни потреби за моќност.Трансформаторите го отежнуваат постигнувањето на истата функција во DC системите, така што AC е пофлексибилна и поефикасна во дистрибуцијата на моќност.Преносот со висок напон може ефикасно да го намали загубата на електрична енергија, што е особено важно за пренесување на долги растојанија.Под претпоставка дека напонот на напојување е 250 волти, струјата е 4 ампери, отпорноста на кабелот е 1 ом, а моќностае 16 вати, што ја покажува предноста на високо-напонскиот пренос во намалувањето на загубите.

Слика 17: Систем за дистрибуција на електрична енергија на наизменична струја

Разлика помеѓу напон на наизменична струја и DC

Електричната енергија доаѓа во две главни форми: наизменична струја (AC) и директна струја (DC).И двете се широко користени во електрични уреди, но тие многу се разликуваат во нивната употреба, обрасците на сигналот и другите аспекти.Следниве ги детализираат главните разлики помеѓу AC и DC.

Слика 18: напон на напон наспроти DC напон

Дефиниција и шема на сигнал

Напонот на наизменична струја вози осцилирачки проток на струја помеѓу две точки, со насока на струјата периодично да се менува.Спротивно на тоа, DC напонот произведува еднонасочна струја помеѓу две точки, со насока на струјата што останува константна.Напонот и струјата наизменична струја се разликуваат со текот на времето, обично формирајќи синусен бран, квадратен бран, трапезоиден бран или триаголен бран.DC може да биде пулсирачки или чист, со постојана насока и амплитуда.

Фреквенција и ефикасност

Фреквенцијата на наизменична струја варира според регионот, при што 60 Hz се вообичаени во Северна Америка и 50 Hz во Европа и други региони.DC нема фреквенција, всушност, нејзината фреквенција е нула.Ефикасноста на AC се движи од 0 до 1, додека ефикасноста на DC е константна на 0. Ова го прави AC потенцијално поефикасно од DC во некои апликации, особено за пренесување на долги растојанија.

Тековна насока и флуктуација

Насоката на струјата на AC постојано се менува, предизвикувајќи неговите напони и струјните вредности да се менува со текот на времето.Насоката на тековната DC останува конзистентна, а вредностите на напон и струјата се стабилни.Ова го прави AC погоден за динамични оптоварувања, додека DC е подобро прилагодена за стабилни извори на енергија.

Извори на енергија и конверзија

AC обично се произведува од генератори и може лесно да се претвори во различни напони со употреба на трансформатори, олеснувајќи го ефикасното пренесување на електрична енергија.DC обично доаѓа од батерии или батерии за складирање.Конвертирањето на DC во AC бара инвертер додека го конвертирате AC во DC бара исправувач.

Адаптибилност и типови на оптоварување

AC може да управува со различни оптоварувања, вклучувајќи капацитивност, индуктивност и отпорност.DC е првенствено погоден за отпорни оптоварувања.Оваа разноврсност ја прави AC широко користена во домаќинството и индустриската опрема, како што се машини за миење садови, фрижидери и тостери.DC е вообичаена кај преносни уреди и електроника, како што се мобилни телефони, LCD телевизори и електрични возила.

Безбедност и апликации

И AC и DC се својствено опасни, но DC е генерално поопасен заради неговата постојана струја насока и поголема густина на струјата.AC се користи првенствено во домаќинството и индустриската опрема со голема моќност, додека DC е распространета во преносни уреди и електроника со батерии.

Пренесување и загуби на електрична енергија

AC може да се пренесе ефикасно во текот на високо-напонските системи за директна струја (HVDC), минимизирајќи ги загубите на долги растојанија.Иако DC може да се пренесе и преку HVDC системите, неговата употреба во пренос на електрична енергија е поретка.HVDC системите се многу напредни и особено добро прилагодени за апликации каде што треба да се намалат загубите на напон.

Видови и анализи

Анализата на фреквенцијата на AC се користи за пресметување на одговорот на напон на мал сигнал на коло.Функцијата DC Sweep ја пресметува работната точка на одредено напојување преку опсег на вредности на напон, обично во претходно дефинирани зголемувања.Функцијата DC Sweep е компатибилна со какво било напојување со променлива DC компонента, има стапки на зафаќање од 100 милисекунди до 10,000 секунди и може да работи со употреба на рампа или триаголна бранова форма.

Слика 19: Разлики помеѓу AC и DC

Како да се претвори напонот на наизменична струја во напон на DC

Конвертирањето наизменична струја (AC) во директна струја (DC) е од суштинско значење во електроника на напојување.Овој процес користи различни техники и уреди, секоја со специфични карактеристики и апликации.Еве три вообичаени начини за претворање на напон на AC во DC напон: исправувачи, ротирачки конвертори и напојување на режимот на прекинувач (SMPS).

Слика 20: Дијаграм на колото за напојување со AC до DC

Исправувачи

Исправувачите ја претвораат AC во DC во серија чекори:

• Намалување на напонот: AC со висок напон е поефикасен за пренесување, но напонот мора да се намали за безбедна употреба.Трансформаторот чекор надолу го користи односот на вртење помеѓу примарните и секундарните калеми за да го намали напонот.Примарната калем има повеќе вртења, претворајќи го високиот напон во помал, употреблив напон.

• Конверзија на AC во DC: Откако ќе се намали напонот, исправувачот се користи за претворање на AC во DC.Вообичаен е исправувач на целосен мост со четири диоди.Овие диоди наизменично помеѓу позитивните и негативните полу-циклуси на AC за да се произведе пулсирачки DC.Две диоди спроведуваат за време на позитивниот полу-циклус, а другите две спроведуваат за време на негативниот полу-циклус, постигнувајќи исправување на целосен бран.

• Подобрена DC бранова форма: Првичната исправена DC бранова форма има пулсирања и флуктуации.Кондензаторите ја изедначуваат брановата форма со складирање на енергија кога влезниот напон се крева и го ослободува кога напонот ќе се спушти, што резултира во помазен излез на DC.

• Стабилизиран DC напон: Интегрираното коло на регулаторот на напон (IC) го стабилизира DC напонот до постојана вредност.ICS, како што се 7805 и 7809, го регулираат излезот до 5V и 9V, соодветно, обезбедување стабилно напојување.

Ротационен конвертор

Ротациониот конвертор е механички уред кој ја претвора моќноста на AC во DC моќност со употреба на кинетичка енергија и електромагнетна индукција.

• Структура и функција: Се состои од ротирачка арматура и калем за побудување.Енергијата на наизменична струја се поправа со комутатор интегриран во ликвидацијата на роторот за производство на DC моќност.

• Операција: Енергизираната калем ротира, возбудувајќи го ликвидацијата на фиксно поле, произведува стабилна моќност на DC.Може да се користи и како генератор на наизменична струја поради прстените за лизгање на наизменична струја.

Префрлување на напојување (SMPS)

Снабдување со електрична енергија (SMPS) е високо ефикасно електронско коло кое ја претвора моќноста на AC во DC Power.

• Поправање и филтрирање: AC моќноста најпрво се претвора во пулсирачка DC моќност од исправувач, а потоа се измазнува со филтер.

• Конверзија со висока фреквенција: Мазнената DC моќност се обработува со елементи со преклопување со висока фреквенција (како што се MOSFETs) и се претвора во високо-фреквентна моќност на AC.Модулацијата на ширина на пулсот (PWM) го контролира излезниот напон и струјата.

• Трансформација и исправка: Енергијата со висока фреквенција AC е регулирана со трансформатор, а потоа се претвора назад во DC моќност од исправувач.

• Излезно филтрирање: Конечно, DC моќноста поминува низ излезен филтер за дополнително да ја изедначи брановата форма и да обезбеди стабилно напојување со DC.

SMPs најчесто се користат во компјутерски напојување, телевизори и полначи за батерии заради нивната ефикасност и флексибилност.Следејќи ги овие методи, можете ефикасно да го претворите напонот на AC во DC напон, обезбедувајќи сигурно напојување за различни електронски уреди.

Заклучок

DC и AC секој имаат уникатни предности и сценарија за апликации.DC е широко користен во електронски уреди, електрични возила и системи за обновлива енергија заради неговата стабилност и ефикасно пренесување на енергија;Додека AC е почеста кај домаќинствата, индустриите и преносот на електрична енергија на долги растојанија заради неговата лесна конверзија на напон и ефикасно пренесување.Во однос на мерењето и регулацијата, разбирањето на основните принципи и процедурите за работа на DC и AC може да обезбеди безбедно и стабилно работење на електроенергетскиот систем.Преку детална анализа на овој напис, читателите не само што можат да го совладаат основното знаење на DC и AC, туку и да го применат ова знаење во пракса за да го подобрат нивното техничко ниво и ефикасноста на работата.Се надевам дека овој напис може да обезбеди вредна референца и насоки за техничари и ентузијасти за електротехника.

Често поставувани прашања [ЧПП]

1. Како го тестирате AC наспроти DC?

За да проверите дали струјата е AC или DC, можете да користите мултиметар.Прво, прилагодете го мултиметарот во режимот на тестирање на напон.Ако не сте сигурни каков вид извор на енергија го користите, се препорачува прво да го тестирате во позиција на AC.Допрете ги црвените и црните тест пенкала на двата краја на изворот на енергија.Ако мултиметарот прикажува напонска вредност, тоа е AC;Ако нема одговор, префрлете се на позицијата DC и повторно тестирајте.Ако прикажи напонска вредност во овој момент, тоа е DC.Осигурете се дека опсегот на мултиметар е соодветно кога работи за да избегнете оштетување на мерачот.

2. Како да се претвори DC во AC?

Уредот што обично се користи за претворање на DC во AC се нарекува инвертер.Инверторот прифаќа влез DC и постојано ја менува насоката на струјата преку дизајнот на внатрешното коло (обично со употреба на транзистори или MOSFET како прекинувачи) за да се генерираат AC.Изборот на вистинскиот инвертер зависи од излезниот напон и фреквенцијата, како и од типот на оптоварување што сакате да го возите.На пример, при изборот на инвертер за домашен соларен систем, треба да бидете сигурни дека неговиот излезен напон и фреквенцијата одговараат на домашните уреди.

3. Како да знаете дали DC или AC?

Покрај употребата на мултиметар, можете да направите и прелиминарна проценка со набудување на типот и логото на уредот за оптоварување.Обично, влезниот напон и типот се означени на уредите за домаќинства.Ако е обележано „DC“, тоа значи дека е потребен DC.Покрај тоа, ако изворот на напојување е батерија или батерија, тој скоро секогаш излегува на DC.За непознати извори на енергија, најбезбеден и најефикасен начин е да се користи мултиметар за да се потврди.

4. Дали батериите AC или DC?

Излез на батеријата Директна струја (DC).Батериите создаваат електрична енергија преку хемиски реакции, а резултатот е стабилна еднострана струја, која е погодна за преносни уреди и електронски уреди за кои е потребно стабилно и континуирано снабдување со моќност.

5. Дали струјата на AC е побрза од DC?

Одговорот на ова прашање зависи од дефиницијата на „Брз“.Ако се однесува на брзината на тековниот проток, всушност, брзината со која електроните се движат во проводникот (брзина на електронски лебдат) е многу бавна, без разлика дали е AC или DC.Но, ако се земат предвид ефикасноста и брзината на пренос на електрична енергија, AC може лесно да се пренесе на висок напон преку трансформатор, а со тоа да се намали загубата на енергија и е погодна за пренос на електрична енергија на долги растојанија.Од оваа перспектива, AC често се смета за „побрза“ во однос на преносот на електрична енергија и посоодветни за големи мрежни мрежи.ДК исто така покажува предности во одредени современи апликации (како што се центри за податоци или преку одредени типови технологија за пренесување на долги растојанија), особено во однос на намалување на загубите на енергија.