Само малцина са способни да осъзнаят товаAC и DC са малко по-различни. Да не говорим за специфични различия. Целта на тази статия е да обясни основните характеристики на тези физически величини в смисъл, че хората могат да разберат без багажа на техническите знания, както и да предоставят някои основни понятия, свързани с този въпрос.
Затруднения при визуализацията
Повечето хора не са трудни за разбиранес такива понятия като „натиск”, „количество” и „поток”, тъй като в ежедневието им постоянно се сблъскват с тях. Например, лесно е да се разбере, че увеличаването на потока от поливане на цветя ще увеличи количеството на водата, излизаща от напорния маркуч, докато увеличаването на налягането на водата ще предизвика да се движи по-бързо и с голяма сила.
Електрически термини като "напрежение" и. \ T"Ток" обикновено е труден за разбиране, тъй като не е възможно да се види или почувства, че електричеството се движи по кабели и електрически вериги. Дори един начинаещ електротехник е изключително труден за визуализиране на това, което се случва на молекулярно ниво, или дори да разбере ясно какво представлява, например, един електрон. Тази частица е извън човешките сетивни способности, невъзможно е да се види и не може да се докосне, освен когато определен брой от тях не преминава през човешкото тяло. Само тогава жертвата определено ще ги почувства и ще изпита това, което обикновено се нарича електрически шок.
Въпреки това, отворете кабели и проводнициповечето хора изглеждат напълно безвредни само защото не могат да виждат електрони, само чакат да последват пътя на най-малкото съпротивление, което обикновено е земята.
аналогия
Разбираемо е защо повечето хора не могатвизуализирайте какво се случва в обикновените проводници и кабели. Опитът да обясниш, че нещо се движи през метала противоречи на здравия разум. На най-основното си ниво електричеството не се различава толкова много от водата, така че основните му концепции са доста лесни за овладяване при сравняване на електрическа верига с водопроводна система. Основната разлика между водата и електричеството е, че първата запълва нещо, ако успее да избяга от тръбата, докато втората се нуждае от проводник, за да движи електрони. Чрез визуализирането на тръбна система за повечето е по-лесно да разберат техническата терминология.
Напрежението като натиск
Напрежението е много подобно на налягането на електроните ипоказва колко бързо и с каква сила се движат през проводника. Тези физически величини са еквивалентни в много отношения, включително тяхната връзка с якостта на тръбопроводния кабел. Точно както прекалено голямото налягане счупва тръба, твърде голямото напрежение разрушава или пробива екранирането на проводника.
Ток като поток
Токът е консумацията на електрони,като се посочва колко от тях се движат по кабела. Колкото по-високо е, толкова повече електрони преминават през проводника. Точно както голямото количество вода изисква по-дебели тръби, по-високите токове изискват по-дебели кабели.
Използването на модела на водната верига позволяваобяснете и много други термини. Например, генераторите на енергия могат да се разглеждат като водни помпи, а електрическото натоварване може да се разглежда като водна мелница, която изисква потокът и налягането на водата да се въртят. Дори електронните диоди могат да се разглеждат като водни клапани, които позволяват на водата да тече само в една посока.
D.C.
Каква е разликата между константа и променливаток, става ясно още от името. Първото е движението на електроните в една посока. Много е лесно да го визуализирате с помощта на модела на водната верига. Достатъчно е да си представим, че водата тече през тръбата в една посока. Общите устройства за генериране на постоянен ток са слънчеви клетки, батерии и динамо. Почти всяко устройство може да бъде проектирано да се захранва от такъв източник. Това е почти изключителната област на нисковолтовата и преносимата електроника.
Постоянният ток е съвсем прост и се подчинява на закона на Ом: U = I × R. Мощността на натоварване се измерва във ватове и е равна на: P = U × I.
Поради прости уравнения и поведение константататокът е относително лесен за разбиране. Първите системи за пренос на мощност, разработени от Томас Едисън през 19 век, са използвали само него. Разликата в променливия и постоянния ток обаче скоро стана очевидна. Предаването на последното на значителни разстояния е съпроводено с големи загуби, така че след няколко десетилетия то е заменено от по-печеливша (тогава) система, разработена от Никола Тесла.
Въпреки факта, че търговските енергийни мрежи презПонастоящем планетите използват променлив ток, иронията е, че напредъкът в технологиите направи предаването на постоянен ток с високо напрежение на много големи разстояния и при екстремни натоварвания по-ефективно. Което например се използва при свързване на отделни системи, като цели държави или дори континенти. Това е друга разлика между AC и DC. Първият обаче все още се използва в търговски мрежи с ниско напрежение.
DC и AC: разликата в производството и употребата
Ако променливият ток е много по-лесен за производство сизползвайки генератор, използващ кинетична енергия, батериите могат да генерират само константа. Следователно последният доминира в захранващите вериги за устройства с ниско напрежение и електроника. Батериите могат да се зареждат само от постоянен ток, така че променливотоковата мрежа се коригира, когато батерията е основната част на системата.
Разпространен пример евсяко превозно средство - мотоциклет, автомобил и камион. Инсталираният върху тях генератор генерира променлив ток, който незабавно се преобразува в постоянен ток с помощта на токоизправител, тъй като в системата за захранване има батерия и повечето електроники изискват постоянно напрежение, за да работят. Слънчевите клетки и горивните клетки също произвеждат само постоянен ток, който след това може да бъде преобразуван в променлив ток, ако е необходимо, като се използва устройство, наречено инвертор.
Посока на движение
Това е друг пример за разликата между DC ипроменлив ток. Както подсказва името, последният е поток от електрони, който постоянно променя посоката си. От края на 19-ти век синусоидалните променливи токове се използват в почти всички битови и промишлени електрически вериги по света, тъй като те са по-лесни за получаване и много по-евтини за разпределение, освен в много малко случаи на предаване на дълги разстояния, където загубите на мощност налагат използването на най-новите системи за постоянно напрежение с високо напрежение.
AC има още един голямпредимство: позволява връщането на енергията от точката на потребление обратно към мрежата. Това е много полезно за сгради и конструкции, които произвеждат повече енергия, отколкото консумират, което е напълно възможно при използване на алтернативни източници като слънчеви панели и вятърни турбини. Фактът, че променливият ток позволява двупосочен поток на мощност, е основна причина за популярността и наличието на алтернативни захранвания.
Честота
Когато става въпрос за техническо ниво, заЗа съжаление става трудно да се обясни как работи променливият ток, тъй като моделът на водната верига не е съвсем подходящ за него. Възможно е обаче да се визуализира система, при която водата бързо променя посоката на потока си, въпреки че не е ясно как ще направи нещо полезно. Променливият ток и напрежението постоянно променят посоката си. Скоростта на промяна зависи от честотата (измерена в херци) и обикновено е 50 Hz за битови електрически мрежи. Това означава, че напрежението и токът променят посоката 50 пъти в секунда. Изчисляването на активния компонент в синусоидалните системи е съвсем просто. Достатъчно е тяхната пикова стойност да се раздели на √2.
Когато променливият ток сменя посоката 50 пъти навторо, това означава, че крушките с нажежаема жичка се включват и изключват 50 пъти в секунда. Човешкото око не може да забележи това, а мозъкът просто вярва, че осветлението е постоянно. Това е друга разлика между AC и DC.
Векторна математика
Токът и напрежението не само се променят постоянно -фазите им не съвпадат (те са несинхронизирани). По-голямата част от натоварванията с променлив ток причиняват фазови разлики. Това означава, че дори и за най-простите изчисления трябва да приложите векторна математика. Когато работите с вектори, не можете просто да добавяте, изваждате или извършвате други скаларни математически операции. При постоянен ток, ако 5А се подава до някаква точка през един кабел и 2А през другия, тогава резултатът е 7А. В случай на променлива това не е така, тъй като сумата ще зависи от посоката на векторите.
Коефициент на мощност
Активна мощност на натоварване с мрежово захранванеAC може да се изчисли, като се използва проста формула P = U × I × cos (φ), където φ е ъгълът между напрежението и тока, cos (φ) се нарича още фактор на мощността. Това е, което разграничава постоянния и променливия ток: за първо cos (φ) винаги е 1. Активната мощност е необходима (и се заплаща) от битови и промишлени потребители, но не е равна на сложната мощност, преминаваща през проводниците ( кабели) към товара, който може да се изчисли по формулата S = U × I и се измерва във волт-ампери (VA).
Разликата между постоянен и променлив ток визчисленията са очевидни - те стават по-сложни. Дори и най-простите изчисления изискват поне посредствени познания по векторна математика.
Заварчици
Разлика между DC и ACсе проявява при заваряване. Полярността на дъгата оказва голямо влияние върху нейното качество. Положителният електрод прониква по-дълбоко от отрицателния електрод, но последният ускорява отлагането на метала. При постоянен ток полярността винаги е постоянна. С променлива се променя 100 пъти в секунда (при 50 Hz). Заваряването с константа е за предпочитане, тъй като се извършва по-равномерно. Разликата между AC и DC заваряване е, че в първия случай движението на електроните се прекъсва за части от секундата, което води до пулсации, нестабилност и отказ на дъгата. Този тип заваряване се използва рядко, например, за да се елиминира дъгообразното лучене в случай на електроди с голям диаметър.
