Nur wenige sind dazu in der LageAC und DC sind etwas unterschiedlich. Ganz zu schweigen von spezifischen Unterschieden. Der Zweck dieses Artikels besteht darin, die Hauptmerkmale dieser physikalischen Größen in Begriffen zu erläutern, die Menschen ohne das Gepäck technischer Kenntnisse verstehen können, und einige grundlegende Konzepte in Bezug auf dieses Problem bereitzustellen.
Visualisierungsschwierigkeiten
Die meisten Menschen sind nicht schwer zu verstehenmit Begriffen wie „Druck“, „Quantität“ und „Fluss“, da sie ihnen im täglichen Leben ständig begegnen. Zum Beispiel ist es leicht zu verstehen, dass eine Erhöhung des Wasserflusses von Blumen die Wassermenge erhöht, die aus dem Wasserschlauch austritt, während eine Erhöhung des Wasserdrucks bewirkt, dass sich das Wasser schneller und mit größerer Kraft bewegt.
Elektrische Begriffe wie "Spannung" und„Strom“ ist normalerweise schwer zu verstehen, da es nicht möglich ist, Strom zu sehen oder zu fühlen, der sich entlang von Kabeln und Stromkreisen bewegt. Selbst ein unerfahrener Elektriker kann sich nur schwer vorstellen, was auf molekularer Ebene vor sich geht, oder sogar klar nachvollziehen, was zum Beispiel ein Elektron ist. Dieses Teilchen ist jenseits der sensorischen Fähigkeiten des Menschen, es ist unmöglich zu sehen und kann nicht berührt werden, es sei denn, eine bestimmte Anzahl von ihnen passiert nicht den menschlichen Körper. Nur dann wird das Opfer sie definitiv spüren und das erleben, was üblicherweise als Elektroschock bezeichnet wird.
Öffnen Sie jedoch Kabel und LeitungenDie meisten Menschen scheinen völlig harmlos zu sein, nur weil sie keine Elektronen sehen können und nur darauf warten, dem Weg des geringsten Widerstands zu folgen, der normalerweise die Erde ist.
Analogie
Es ist klar, warum die meisten Menschen nicht könnenVisualisieren Sie, was in normalen Leitern und Kabeln passiert. Der Versuch zu erklären, dass sich etwas durch das Metall bewegt, verstößt gegen den gesunden Menschenverstand. Auf der einfachsten Ebene unterscheidet sich Elektrizität nicht so sehr von Wasser, weshalb die grundlegenden Konzepte recht einfach zu beherrschen sind, wenn man einen Stromkreis mit einem Sanitärsystem vergleicht. Der Hauptunterschied zwischen Wasser und Elektrizität besteht darin, dass ersterer etwas füllt, wenn er aus dem Rohr entweicht, während letzterer einen Leiter benötigt, um Elektronen zu bewegen. Durch die Visualisierung des Rohrsystems ist es für die meisten einfacher, die spezifische Terminologie zu verstehen.
Spannung als Druck
Die Spannung ist dem Druck der Elektronen und sehr ähnlichgibt an, wie schnell und mit welcher Kraft sie sich durch den Leiter bewegen. Diese physikalischen Größen sind in vielerlei Hinsicht äquivalent, einschließlich ihres Verhältnisses zur Stärke des Rohrleitungskabels. So wie zu viel Druck ein Rohr bricht, zerstört oder durchstößt zu viel Spannung die Abschirmung des Leiters.
Strom als Fluss
Der Strom ist der Verbrauch von Elektronen,Zeigt an, wie viele von ihnen sich entlang des Kabels bewegen. Je höher es ist, desto mehr Elektronen passieren den Leiter. So wie eine große Menge Wasser dickere Rohre erfordert, erfordern höhere Ströme dickere Kabel.
Die Verwendung des Wasserkreislaufmodells ermöglichterkläre viele andere Begriffe. Beispielsweise können Stromerzeuger als Wasserpumpen und eine elektrische Last als Wassermühle betrachtet werden, die Wasserfluss und Druck zum Drehen benötigt. Sogar elektronische Dioden können als Wasserventile betrachtet werden, die nur Wasser in eine Richtung fließen lassen.
D.C.
Was ist der Unterschied zwischen konstant und variabel?aktuell wird es schon aus dem namen klar. Das erste ist die Bewegung von Elektronen in eine Richtung. Es ist sehr einfach, es mit einem Wasserkreislaufmodell zu visualisieren. Man kann sich vorstellen, dass Wasser in eine Richtung durch das Rohr fließt. Übliche DC-Erzeugungsgeräte sind Solarzellen, Batterien und Dynamos. Fast jedes Gerät kann so ausgelegt werden, dass es von einer solchen Quelle mit Strom versorgt wird. Dies ist fast die ausschließliche Domäne der Niederspannungs- und tragbaren Elektronik.
Gleichstrom ist recht einfach und folgt dem Ohmschen Gesetz: U = I × R. Die Lastleistung wird in Watt gemessen und ist gleich: P = U × I.
Aufgrund einfacher Gleichungen und Verhaltensweisen ist die KonstanteStrom ist relativ leicht zu verstehen. Die ersten von Thomas Edison im 19. Jahrhundert entwickelten Kraftübertragungssysteme verwendeten nur diese. Der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom wurde jedoch bald deutlich. Die Übertragung des letzteren über beträchtliche Entfernungen war mit großen Verlusten verbunden, so dass es nach einigen Jahrzehnten durch ein rentableres (damals) von Nikola Tesla entwickeltes System ersetzt wurde.
Trotz der Tatsache, dass kommerzielle Stromnetze im gesamtenPlaneten verwenden derzeit Wechselstrom. Die Ironie ist, dass Fortschritte in der Technologie die Übertragung von Hochspannungsgleichstrom über sehr große Entfernungen und unter extremen Lasten effizienter gemacht haben. Dies wird beispielsweise verwendet, wenn separate Systeme wie ganze Länder oder sogar Kontinente miteinander verbunden werden. Dies ist ein weiterer Unterschied zwischen AC und DC. Ersteres wird jedoch immer noch in kommerziellen Niederspannungsnetzen verwendet.
DC und AC: der Unterschied in Produktion und Verwendung
Wenn der Wechselstrom viel einfacher zu erzeugen istBei Verwendung eines Generators mit kinetischer Energie können die Batterien nur konstant erzeugen. Letzteres dominiert daher die Stromversorgungsschaltungen für Niederspannungsgeräte und Elektronik. Batterien können nur über Gleichstrom geladen werden, sodass das Wechselstromnetz gleichgerichtet wird, wenn die Batterie der Hauptteil des Systems ist.
Ein weit verbreitetes Beispiel istjedes Fahrzeug - Motorrad, Auto und LKW. Der darauf installierte Generator erzeugt einen Wechselstrom, der mit einem Gleichrichter sofort in Gleichstrom umgewandelt wird, da sich im Stromversorgungssystem eine Batterie befindet und die meisten elektronischen Geräte zum Arbeiten eine konstante Spannung benötigen. Solarzellen und Brennstoffzellen erzeugen ebenfalls nur Gleichstrom, der bei Bedarf mit einem als Wechselrichter bezeichneten Gerät in Wechselstrom umgewandelt werden kann.
Bewegungsrichtung
Dies ist ein weiteres Beispiel für den Unterschied zwischen DC undWechselstrom. Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei letzterem um einen Elektronenstrom, der ständig seine Richtung ändert. Seit dem späten 19. Jahrhundert werden sinusförmige Wechselströme in fast allen Stromkreisen von Haushalten und Industrie auf der ganzen Welt verwendet, da sie leichter zu beschaffen und viel billiger zu verteilen sind, außer in sehr wenigen Fällen der Fernübertragung, in denen Leistungsverluste die Verwendung erforderlich machen der neuesten Hochspannungs-Gleichstromsysteme.
AC hat noch einen großenVorteil: Es ermöglicht die Rückführung von Energie vom Verbrauchspunkt zurück ins Netz. Dies ist sehr vorteilhaft in Gebäuden und Strukturen, die mehr Energie produzieren als sie verbrauchen. Dies ist durchaus möglich, wenn alternative Quellen wie Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen verwendet werden. Die Tatsache, dass Wechselstrom einen bidirektionalen Stromfluss ermöglicht, ist ein Hauptgrund für die Beliebtheit und Verfügbarkeit alternativer Stromversorgungen.
Frequenz
Wenn es um technisches Niveau geht, umLeider wird es schwierig zu erklären, wie Wechselstrom funktioniert, da das Modell des Wasserkreislaufs nicht ganz dazu passt. Es ist jedoch möglich, ein System zu visualisieren, in dem Wasser seine Strömungsrichtung schnell ändert, obwohl nicht klar ist, wie es etwas Nützliches bewirken wird. Wechselstrom und Wechselspannung ändern ständig ihre Richtung. Die Änderungsrate hängt von der Frequenz ab (gemessen in Hertz) und beträgt normalerweise 50 Hz für elektrische Haushaltsnetze. Dies bedeutet, dass Spannung und Strom die Richtung 50 Mal pro Sekunde ändern. Es ist ganz einfach, die aktive Komponente in sinusförmigen Systemen zu berechnen. Es reicht aus, ihren Spitzenwert durch √2 zu teilen.
Wenn der Wechselstrom die Richtung 50 Mal pro ändertZweitens bedeutet dies, dass Glühlampen 50 Mal pro Sekunde ein- und ausgeschaltet werden. Das menschliche Auge kann dies nicht bemerken und das Gehirn glaubt einfach, dass die Beleuchtung ständig eingeschaltet ist. Dies ist ein weiterer Unterschied zwischen AC und DC.
Vektormathematik
Strom und Spannung ändern sich nicht nur ständig -Ihre Phasen stimmen nicht überein (sie sind nicht synchronisiert). Die überwiegende Mehrheit der Wechselstromlasten verursacht Phasendifferenzen. Dies bedeutet, dass Sie selbst für die einfachsten Berechnungen die Vektormathematik anwenden müssen. Wenn Sie mit Vektoren arbeiten, können Sie keine anderen skalaren mathematischen Operationen hinzufügen, subtrahieren oder ausführen. Wenn bei konstantem Strom 5A über ein Kabel und 2A über das andere an einen bestimmten Punkt geliefert werden, ist das Ergebnis 7A. Im Fall einer Variablen ist dies nicht der Fall, da die Summe von der Richtung der Vektoren abhängt.
Leistungsfaktor
Wirklast mit NetzversorgungWechselstrom kann unter Verwendung einer einfachen Formel P = U × I × cos (φ) berechnet werden, wobei φ der Winkel zwischen Spannung und Strom ist, cos (φ) auch Leistungsfaktor genannt wird. Dies unterscheidet Gleich- und Wechselstrom: Zum einen ist cos (φ) immer 1. Wirkleistung wird von privaten und industriellen Verbrauchern benötigt (und bezahlt), entspricht jedoch nicht der komplexen Leistung, die durch die Leiter fließt ( Kabel) zur Last, die nach der Formel S = U × I berechnet und in Voltampere (VA) gemessen werden kann.
Der Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom inBerechnungen sind offensichtlich - sie werden komplexer. Selbst die einfachsten Berechnungen erfordern mindestens mittelmäßige Kenntnisse der Vektormathematik.
Schweißer
Unterschied zwischen DC und ACmanifestiert sich im Schweißen. Die Polarität des Lichtbogens hat einen großen Einfluss auf seine Qualität. Die positive Elektrode dringt tiefer ein als die negative Elektrode, letztere beschleunigt jedoch die Abscheidung des Metalls. Bei konstantem Strom ist die Polarität immer konstant. Bei einer Variablen ändert sie sich 100 Mal pro Sekunde (bei 50 Hz). Das Schweißen mit Konstante ist vorzuziehen, da es gleichmäßiger erfolgt. Der Unterschied zwischen AC- und DC-Schweißen besteht darin, dass im ersten Fall die Bewegung der Elektronen für den Bruchteil einer Sekunde unterbrochen wird, was zu Welligkeit, Instabilität und Lichtbogenversagen führt. Diese Art des Schweißens wird beispielsweise selten verwendet, um Lichtbogenwanderungen bei Elektroden mit großem Durchmesser zu vermeiden.