Jen několik z nich je schopno si toho uvědomitAC a DC jsou poněkud odlišné. Nemluvě o specifických rozdílech. Cílem tohoto článku je vysvětlit hlavní charakteristiky těchto fyzikálních veličin v pojmech, které lidé mohou pochopit bez zavazadel technických znalostí, a také poskytnout některé základní pojmy související s touto problematikou.
Problémy s vizualizací
Většina lidí není těžké pochopits takovými pojmy jako „tlak“, „množství“ a „tok“, protože v jejich každodenním životě se s nimi neustále setkávají. Například je snadné pochopit, že zvýšení průtoku zalévacích květin zvýší množství vody vycházející z zavlažovací hadice, zatímco zvýšení tlaku vody způsobí, že se bude pohybovat rychleji as větší silou.
Elektrické pojmy jako "napětí" a„Proud“ je obvykle obtížné pochopit, protože není možné vidět nebo cítit elektřinu pohybující se podél kabelů a elektrických obvodů. Dokonce i začínající elektrikář je velmi obtížné představit si, co se děje na molekulární úrovni, nebo dokonce jasně pochopit, co představuje například elektron. Tato částice je mimo lidské smyslové schopnosti, je nemožné vidět a nemůže se jí dotknout, s výjimkou případů, kdy určitý počet z nich neprochází lidským tělem. Teprve pak je oběť určitě pocítí a zažije to, co se běžně nazývá elektrický šok.
Nicméně odhalené kabely a vodičevětšina lidí se zdá zcela neškodná jen proto, že nevidí elektrony, čekají jen na cestu nejmenšího odporu, což je obvykle Země.
Analogicky
Je pochopitelné, proč většina lidí nemůževizualizujte, co se děje uvnitř běžných vodičů a kabelů. Pokoušet se vysvětlit, že se něco pohybuje kovem, jde proti zdravému rozumu. Na své nejzákladnější úrovni se elektřina tolik neliší od vody, takže její základní pojmy lze poměrně snadno zvládnout při porovnávání elektrického obvodu s vodovodním systémem. Hlavní rozdíl mezi vodou a elektřinou je v tom, že první něco naplňuje, pokud se mu podaří uniknout z potrubí, zatímco druhý potřebuje vodič k pohybu elektronů. Díky vizualizaci potrubního systému je pro většinu snazší porozumět technické terminologii.
Napětí jako tlak
Napětí je velmi podobné tlaku elektronů audává, jak rychle a jakou silou se pohybují vodičem. Tyto fyzikální veličiny jsou v mnoha ohledech ekvivalentní, včetně jejich vztahu k síle potrubního kabelu. Stejně jako příliš velký tlak rozbije trubku, příliš velké napětí zničí nebo prorazí stínění vodiče.
Proud jako tok
Proud představuje spotřebu elektronů,udávající, kolik z nich se pohybuje po kabelu. Čím vyšší je, tím více elektronů projde vodičem. Stejně jako velké množství vody vyžaduje silnější potrubí, vyšší proudy vyžadují silnější kabely.
Použití modelu vodního okruhu umožňujevysvětlete také mnoho dalších pojmů. Například o generátorech energie lze uvažovat jako o vodních pumpách a o elektrické zátěži jako o vodním mlýnu, který vyžaduje otáčení proudu a tlaku vody. I elektronické diody lze považovat za vodní ventily, které umožňují proudění vody pouze jedním směrem.
DC
Jaký je rozdíl mezi konstantní a proměnnouaktuální, je zřejmé již z názvu. Prvním je pohyb elektronů v jednom směru. Je velmi snadné si to představit pomocí modelu vodního okruhu. Stačí si představit, že voda protéká potrubím v jednom směru. Běžnými zařízeními generujícími stejnosměrný proud jsou solární články, baterie a dynama. Téměř jakékoli zařízení může být navrženo tak, aby bylo napájeno z takového zdroje. Toto je téměř výhradní doména nízkonapěťové a přenosné elektroniky.
Stejnosměrný proud je poměrně jednoduchý a dodržuje Ohmův zákon: U = I × R. Výkon zátěže se měří ve wattech a je roven: P = U × I.
Díky jednoduchým rovnicím a chování je konstantaproud je poměrně snadno pochopitelný. První systémy přenosu energie vyvinuté Thomasem Edisonem v 19. století používaly pouze jej. Rozdíl ve střídavém a stejnosměrném proudu se však brzy ukázal. Přenos posledně jmenovaných na značné vzdálenosti byl doprovázen velkými ztrátami, takže po několika desetiletích byl nahrazen výnosnějším (tehdy) systémem vyvinutým Nikolou Teslou.
Nehledě na to, že komerční energetické sítě v celémplanety v současné době používají střídavý proud, ironií je, že pokroky v technologii zefektivnily přenos vysokonapěťového stejnosměrného proudu na velmi dlouhé vzdálenosti a při extrémním zatížení. Která se například používá při připojení samostatných systémů, jako jsou celé země nebo dokonce kontinenty. To je další rozdíl mezi AC a DC. První jmenovaný se však stále používá v komerčních sítích nízkého napětí.
DC a AC: rozdíl ve výrobě a použití
Pokud je výroba střídavého proudu mnohem snazšípomocí generátoru využívajícího kinetickou energii mohou baterie generovat pouze konstantní. Proto tento druhý dominuje napájecím obvodům pro nízkonapěťová zařízení a elektroniku. Baterie lze nabíjet pouze ze stejnosměrného proudu, takže síťové napájení střídavým proudem je opraveno, když je baterie hlavní součástí systému.
Rozšířeným příkladem jejakékoli vozidlo - motocykl, osobní a nákladní automobil. Generátor nainstalovaný na nich generuje střídavý proud, který je okamžitě přeměněn na stejnosměrný proud pomocí usměrňovače, protože v napájecím systému je baterie a většina elektroniky vyžaduje ke svému provozu konstantní napětí. Solární články a palivové články také produkují pouze stejnosměrný proud, který lze v případě potřeby převést na střídavý proud pomocí zařízení nazývaného invertor.
Směr pohybu
Toto je další příklad rozdílu mezi DC astřídavý proud. Jak název napovídá, druhý je proud elektronů, který neustále mění svůj směr. Od konce 19. století se sinusové střídavé proudy používají téměř ve všech domácích a průmyslových elektrických obvodech po celém světě, protože je lze snáze získat a distribuovat mnohem levněji, s výjimkou velmi malého počtu případů přenosu na velké vzdálenosti, kde ztráty energie vyžadují použití nejnovějších vysokonapěťových DC systémů.
AC má další skvělývýhoda: umožňuje návrat energie z místa spotřeby zpět do sítě. To je velmi výhodné v budovách a strukturách, které produkují více energie, než spotřebují, což je docela možné při použití alternativních zdrojů, jako jsou solární panely a větrné turbíny. Skutečnost, že střídavý proud umožňuje obousměrný tok energie, je hlavním důvodem popularity a dostupnosti alternativních napájecích zdrojů.
Frekvence
Pokud jde o technickou úroveň, takBohužel je obtížné vysvětlit, jak funguje střídavý proud, protože model vodního okruhu tomu úplně nevyhovuje. Je však možné si představit systém, ve kterém voda rychle mění směr toku, i když není jasné, jak bude něco užitečného dělat. Střídavý proud a napětí neustále mění svůj směr. Rychlost změny závisí na frekvenci (měřeno v hertzích) a obvykle je 50 Hz pro domácí elektrické sítě. To znamená, že napětí a proud mění směr 50krát za sekundu. Vypočítat aktivní složku v sinusových systémech je celkem jednoduché. Stačí rozdělit jejich špičkovou hodnotu na √2.
Když střídavý proud změní směr 50krát zaza druhé, to znamená, že žárovky se zapínají a vypínají 50krát za sekundu. Lidské oko si toho nemůže všimnout a mozek jednoduše věří, že osvětlení je stále zapnuté. To je další rozdíl mezi AC a DC.
Vektorová matematika
Proud a napětí se nejen neustále mění -jejich fáze se neshodují (jsou nesynchronizované). Drtivá většina zátěží střídavého proudu způsobuje fázové rozdíly. To znamená, že i pro nejjednodušší výpočty musíte použít vektorovou matematiku. Při práci s vektory nemůžete jednoduše sčítat, odčítat nebo provádět jiné skalární matematické operace. Pokud při konstantním proudu protéká 5A jedním kabelem do nějakého bodu a 2A druhým, pak je výsledkem 7A. V případě proměnné tomu tak není, protože součet bude záviset na směru vektorů.
Faktor síly
Aktivní zátěžový výkon se síťovým napájenímAC lze vypočítat pomocí jednoduchého vzorce P = U × I × cos (φ), kde φ je úhel mezi napětím a proudem, cos (φ) se také nazývá účiník. To je to, co rozlišuje stejnosměrný a střídavý proud: za prvé, cos (φ) je vždy 1. Aktivní výkon je potřebný (a placený) domácími a průmyslovými spotřebiteli, ale nerovná se komplexnímu výkonu procházejícímu vodiči ( kabelů) na zátěž, kterou lze vypočítat podle vzorce S = U × I a měří se ve voltampérech (VA).
Rozdíl mezi DC a AC vvýpočty jsou zřejmé - stávají se složitějšími. I ty nejjednodušší výpočty vyžadují alespoň průměrné znalosti vektorové matematiky.
Svářeči
Rozdíl mezi DC a ACse projevuje svařováním. Polarita oblouku má velký vliv na jeho kvalitu. Pozitivní elektroda proniká hlouběji než negativní elektroda, ale ta urychluje ukládání kovu. Při konstantním proudu je polarita vždy konstantní. S proměnnou se mění 100krát za sekundu (při 50 Hz). Upřednostňuje se svařování konstantní, protože se provádí rovnoměrněji. Rozdíl mezi svařováním AC a DC je v tom, že v prvním případě je pohyb elektronů na zlomek sekundy přerušen, což vede k zvlnění, nestabilitě a selhání oblouku. Tento typ svařování se zřídka používá například k eliminaci obloukového putování v případě elektrod s velkým průměrem.
