Striedavý prúd aj jednosmerný prúd popisujú dva typy prúdového prúdu v obvode. V jednosmernom prúde prúdi elektrický náboj alebo prúd jedným smerom. Pri striedavom prúde elektrický náboj periodicky mení smer. Napätie v striedavých obvodoch sa tiež niekedy obráti, pretože prúd mení smer. Väčšina z digitálnej elektroniky ktoré vytvoríte pomocou DC. Je však ľahké pochopiť niektoré koncepty striedavého prúdu. Väčšina domov je káblových na striedavý prúd, takže ak máte nápad pripojiť svoj projekt melódie Tardis k zásuvke, budete musieť prevádzať AC na DC . AC má tiež niektoré užitočné vlastnosti, napríklad schopnosť prevádzať úrovne napätia pomocou jedinej zložky, napríklad ako transformátor, a preto si na začiatku musíme zvoliť striedavé prostriedky na prenos elektriny na veľké vzdialenosti.
Čo je to striedavý prúd (AC)
Striedavý prúd znamená tok náboja, ktorý pravidelne mení smer. Výsledkom je, že úroveň napätia sa tiež obracia spolu s prúdom. AC sa používa na napájanie domov, budov, kancelárií atď.
Generuje sa striedavý prúd
AC sa dá vyrobiť použitím zariadenia, ktoré sa nazýva alternátor. Toto zariadenie je špeciálny typ elektrický generátor určené na výrobu striedavého prúdu.
Generuje sa striedavý prúd
Slučka drôtu sa otáča vo vnútri magnetického poľa, ktoré indukuje prúd pozdĺž drôtu. Rotácia drôtu pochádza z rôznych zdrojov, ako je parná turbína, veterná turbína, tečúca voda atď. Pretože sa vodič periodicky otáča a vstupuje do inej magnetickej polarity, strieda sa na ňom napätie a prúd. Tu je malá animácia ukazujúca tento princíp:
Na generovanie striedavého prúdu v súprave vodovodných potrubí pripojíme mechanické vlastnosti piestu, ktorý pohybuje vodou v potrubiach tam a späť (náš „striedavý“ prúd).
Priebehy
AC môže prichádzať v mnohých tvaroch vĺn, pokiaľ sa strieda prúd a napätie. Ak pripojíme osciloskop k obvodu so striedavým prúdom a vykreslíme jeho napätie, po dlhú dobu by sme mohli vidieť množstvo rôznych kriviek. Sínusová vlna je najbežnejším typom striedavého prúdu. AC vo väčšine domácností a kancelárií má oscilačné napätie, ktoré vytvára sínusovú vlnu.
Sínusoida
Medzi ďalšie formy striedavého prúdu patrí štvorcová vlna a trojuholníková vlna. Štvorcové vlny sa často používajú v digitálnej a spínacej elektronike a tiež sa testuje ich prevádzka.
Štvorcová vlna
Trojuholníkové vlny sú užitočné na testovanie lineárnej elektroniky, ako sú zosilňovače.
Trojuholníková vlna
Popis sínusoidy
Často musíme popísať krivku striedavého prúdu matematicky. V tomto príklade použijeme bežnú sínusovú vlnu. Existujú tri časti sínusovej vlny: frekvencia, amplitúda a fáza.
Pri pohľade iba na napätie môžeme opísať matematickú rovnicu sínusovej vlny:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) je naše napätie ako funkcia času, čo znamená, že naše napätie sa mení podľa času.
VP je amplitúda. Toto popisuje maximálne napätie, ktoré môže naša sínusová vlna dosiahnuť v obidvoch smeroch, čo znamená, že naše napätie môže byť + VP volty, -VP volty.
Funkcia sin () naznačuje, že naše napätie bude vo forme periodickej sínusovej vlny, čo je plynulá oscilácia okolo 0V.
2π je konštanta, ktorá prevádza frekvenciu z cyklov alebo v hertzoch na uhlovú frekvenciu (radiány za sekundu).
f označuje frekvenciu sínusovej vlny. Udáva sa vo forme hertzu alebo jednotiek za sekundu.
t je naša závislá premenná: čas (meraná v sekundách). Postupom času sa mení aj náš priebeh.
φ popisuje fázu sínusovej vlny. Fáza je mierou toho, ako je posunutý priebeh v závislosti na čase. Často sa uvádza ako číslo medzi 0 a 360 a meria sa v stupňoch. Kvôli periodickej povahe sínusovej vlny sa priebeh vlny posunutý o 360 ° stáva opäť rovnakým tvarom vlny, ako keby bol posunutý o 0 °. Pre zjednodušenie predpokladáme, že po zvyšok tohto tutoriálu bude fáza 0 °.
Ako dobrý príklad fungovania krivky striedavého prúdu sa môžeme obrátiť na našu dôveryhodnú zásuvku. V Spojených štátoch je energiou dodávanou do našich domovov striedavý prúd s približne 170 V od nuly po vrchol (amplitúda) a 60 Hz (frekvencia). Tieto čísla môžeme zapojiť do nášho vzorca, aby sme dostali rovnicu
V (t) = 170 sín (2π60t)
Na vytvorenie tejto rovnice môžeme použiť našu praktickú grafickú kalkulačku. Ak nie je k dispozícii žiadna grafická kalkulačka, môžeme použiť bezplatný online program na vytváranie grafov, ako je Desmos.
Aplikácie
Domáce a kancelárske zásuvky sa takmer vždy používajú v sieti AC. Je to z toho dôvodu, že generovanie a preprava striedavého prúdu na veľké vzdialenosti je pomerne ľahká. Pri vysokých napätiach nad 110 kV sa pri prenose elektrickej energie stráca menej energie. Vyššie napätie znamená nižšie prúdy a nižšie prúdy znamenajú menšie množstvo tepla generovaného v elektrickom vedení v dôsledku odporu. AC možno ľahko prevádzať z vysokého napätia pomocou transformátorov.
AC je tiež schopný napájanie elektrických motorov . Motory a generátory sú úplne rovnaké zariadenie, ale motory sa menia elektrická energia na mechanickú energiu. To je užitočné pre mnoho veľkých spotrebičov, ako sú chladničky, umývačky riadu atď., Ktoré fungujú na striedavý prúd.
Čo je to jednosmerný prúd (DC)
Jednosmerný prúd znamená jednosmerný tok elektrického náboja. Vyrába sa zo zdrojov, ako sú batérie, napájacie zdroje, solárne články, termočlánky alebo dynamá. Jednosmerný prúd môže tiecť vo vodiči, ako je drôt, ale môže tiecť aj cez izolátory, polovodiče alebo vákuum, ako v elektrónových alebo iónových lúčoch.
Generuje sa DC
DC je možné generovať rôznymi spôsobmi
- Generátor striedavého prúdu pripravený so zariadením nazývaným „komutátor“ môže produkovať jednosmerný prúd
- AC na DC prevod zariadenia nazývaného „usmerňovač“
- Batérie poskytujú jednosmerný prúd, ktorý je generovaný chemickou reakciou vo vnútri batérie
Keď opäť použijeme našu vodnú analógiu, DC je podobné ako nádrž na vodu s hadicou na konci.
Generuje sa DC
Nádrž môže tlačiť vodu iba jedným smerom: von hadicou. Podobne ako u našej batérie vyrábajúcej jednosmerný prúd, aj keď je nádrž prázdna, voda už netečie potrubím.
Opis DC
DC je definované ako „jednosmerný“ tok prúdu a prúd preteká iba jedným smerom. Napätie a prúd sa môžu dlho meniť, takže smer prúdenia sa nemení. Pre zjednodušenie budeme predpokladať, že napätie je konštanta. Napríklad batéria A poskytuje 1,5 V, čo sa dá opísať matematickou rovnicou ako:
V (t) = 1,5V
Ak to zakreslíme v priebehu času, vidíme konštantné napätie
Pozemok DC
Vyššie uvedený graf znamená, že môžeme rátať s tým, že väčšina zdrojov jednosmerného prúdu poskytne v priebehu času konštantné napätie. Batéria sa v skutočnosti pomaly vybíja, čo znamená, že pri používaní batérie bude klesať napätie. Pre väčšinu účelov môžeme predpokladať, že napätie je konštantné.
Aplikácie
Všetky projekty elektroniky a diely na predaj na SparkFun bežia na DC. Všetko, čo vybije batériu, zapojí sa do steny pomocou sieťového adaptéra alebo použije na napájanie kábel USB, sa spolieha na jednosmerný prúd. Medzi príklady jednosmernej elektroniky patria:
- Mobilné telefóny
- Baterky
- Gauntlet D&D Dice Gauntlet založený na LilyPad
- Televízory s plochou obrazovkou (do televízora, ktorý je prevedený na jednosmerný prúd, vstupuje striedavé napájanie)
- Hybridné a elektrické vozidlá
Ide teda o to, čo je striedavý prúd, jednosmerný prúd a jeho aplikácie. Dúfame, že ste tomuto konceptu lepšie porozumeli. Ďalej akékoľvek pochybnosti týkajúce sa tohto konceptu alebo akýchkoľvek iných elektrické a elektronické projekty , prosím, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka pre vás, aký je rozdiel medzi striedavým prúdom a jednosmerným prúdom ?
Fotografické úvery:
- Generuje sa striedavý prúd insinyoer
- Sínusoida imgur
- Trojuholníková vlna audiofanzín
- Generuje sa DC iskra
