Tik kelios gali tai suvoktiAC ir DC skiriasi. Jau nekalbant apie konkrečius skirtumus. Šio straipsnio tikslas - paaiškinti pagrindines šių fizinių kiekių charakteristikas, kurias žmonės gali suprasti be techninių žinių bagažo, ir pateikti kai kurias pagrindines su šiuo klausimu susijusias sąvokas.
Vizualizacijos sunkumai
Dauguma žmonių nėra sunku suprastisu tokiomis sąvokomis kaip „spaudimas“, „kiekis“ ir „srautas“, nes jų kasdieniame gyvenime jie nuolat susiduria su jais. Pavyzdžiui, lengva suprasti, kad girdymo gėlių srauto didinimas padidins vandens kiekį iš laistymo žarnos, o vandens slėgio didinimas sukels greičiau ir didesne jėga.
Elektros terminai, pavyzdžiui, "įtampa" ir. \ TPaprastai sunku suprasti „srovę“, nes neįmanoma pamatyti ar jausti elektros energijos, einančios kabeliais ir elektros grandinėmis. Net pradedantysis elektrikas yra labai sunku vizualizuoti, kas vyksta molekuliniu lygiu, arba netgi aiškiai suprasti, kas yra, pavyzdžiui, elektronas. Ši dalelė viršija žmogaus jutimo gebėjimus, neįmanoma pamatyti ir negali būti paliesta, išskyrus tuos atvejus, kai tam tikras jų skaičius nepraeina per žmogaus kūną. Tik tada auka tikrai jausis ir patirs, ką paprastai vadina elektros smūgiu.
Tačiau atidaryti kabeliai ir laidaidauguma žmonių atrodo visiškai nekenksmingi tik todėl, kad jie nemato elektronų, tik laukia mažiausiai pasipriešinimo kelio, kuris paprastai yra žemė.
Analogija
Aišku, kodėl dauguma žmonių negalivizualizuokite, kas vyksta įprastiniuose laiduose ir kabeliuose. Bandymas paaiškinti, kad kažkas juda per metalą, prieštarauja sveikam protui. Svarbiausiu lygiu elektros energija nėra tokia skirtinga nuo vandens, todėl jos pagrindinės sąvokos yra gana lengvai valdomos, jei palyginate elektros grandinę su santechnikos sistema. Pagrindinis skirtumas tarp vandens ir elektros yra tas, kad pirmasis užpildo kažką, jei sugeba pabėgti iš vamzdžio, o antrasis - laidininkui elektronams perkelti. Vizualizuojant vamzdžių sistemą, lengviau suprasti konkrečią terminiją.
Įtampa kaip slėgis
Įtampa labai panaši į elektronų slėgį irnurodo, kaip greitai ir kokia jėga juda per laidininką. Šie fiziniai kiekiai daugeliu atžvilgių yra lygiaverčiai, įskaitant jų ryšį su dujotiekio kabelio stiprumu. Kaip pernelyg didelis slėgis sulaužo vamzdį, per didelė įtampa sunaikina laidininko apsaugą arba pertrauka.
Srovė kaip srovė
Dabartinis elektronų srautasnurodant, kiek iš jų juda kabeliu. Kuo didesnis, tuo daugiau elektronų eina per laidininką. Kaip ir dideliam vandens kiekiui reikalingi storesni vamzdžiai, didelėms srovėms reikalingi storesni kabeliai.
Leidžia naudoti vandens kontūro modelįpaaiškinti ir daug kitų terminų. Pavyzdžiui, elektros energijos generatoriai gali būti laikomi vandens siurbliais ir elektrinėmis apkrovomis, pvz., Vandens malūnais, kuriems reikalingas vandens srautas ir slėgis, kad sukasi. Netgi elektroniniai diodai gali būti laikomi vandens vožtuvais, kurie leidžia vandeniui tekėti tik viena kryptimi.
Tiesioginė srovė
Koks skirtumas tarp pastovaus ir kintamoesamas, jis tampa aiškus iš pavadinimo. Pirmasis yra elektronų judėjimas viena kryptimi. Tai labai lengva vizualizuoti naudojant vandens ciklo modelį. Pakanka įsivaizduoti, kad vanduo teka per vamzdį viena kryptimi. Dažniausiai srovės generuojantys prietaisai yra saulės elementai, baterijos ir dinamometrai. Beveik bet kuris įrenginys gali būti suprojektuotas taip, kad jį maitintų toks šaltinis. Tai beveik išskirtinė žemos įtampos ir nešiojamų elektronikos prerogatyva.
Nuolatinė srovė yra gana paprasta ir laikosi Ohmo dėsnio: U = I × R. Apkrovos galia matuojama vatais ir lygi: P = U × I.
Dėl paprastų lygčių ir elgesio konstantasrovę palyginti lengva suvokti. Pirmosios XIX amžiuje Thomaso Edisono sukurtos energijos perdavimo sistemos naudojo tik ją. Tačiau greitai paaiškėjo kintamosios ir nuolatinės srovės skirtumas. Pastarojo perdavimas dideliais atstumais lydėjo didelius nuostolius, todėl po kelių dešimtmečių jį pakeitė pelningesnė (tuometinė) sistema, kurią sukūrė Nikola Tesla.
Nepaisant to, kad komerciniai elektros tinklai visameplanetos šiuo metu naudoja kintamąją srovę, ironija yra ta, kad technologijų pažanga padėjo efektyviau perduoti aukštos įtampos nuolatinę srovę labai dideliais atstumais ir esant labai dideliems krūviams. Pavyzdžiui, tai naudojama jungiant atskiras sistemas, tokias kaip visos šalys ar net žemynai. Tai dar vienas skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės. Tačiau pirmasis vis dar naudojamas žemos įtampos komerciniuose tinkluose.
DC ir AC: gamybos ir naudojimo skirtumas
Jei kintamąją srovę gaminti yra daug lengviaunaudojant kinetinę energiją naudojančią generatorių, baterijos gali generuoti tik pastovią. Todėl pastarasis dominuoja žemos įtampos prietaisų ir elektronikos maitinimo grandinėse. Baterijas galima įkrauti tik iš nuolatinės srovės, todėl kintamosios srovės tinklas ištaisomas, kai akumuliatorius yra pagrindinė sistemos dalis.
Plačiai paplitęs pavyzdys yrabet kokia transporto priemonė - motociklas, automobilis ir sunkvežimis. Juose sumontuotas generatorius generuoja kintamąją srovę, kuri, naudojant lygintuvą, akimirksniu paverčiama nuolatine srove, nes maitinimo sistemoje yra akumuliatorius, o daugumai elektronikos elementų reikia nuolatinės įtampos. Saulės elementai ir kuro elementai taip pat gamina tiesioginę srovę, kurią prireikus galima konvertuoti į kintamą srovę naudojant prietaisą, vadinamą inverteriu.
Judėjimo kryptis
Tai dar vienas skirtumas tarp DC irkintamoji srovė. Kaip rodo pavadinimas, pastaroji yra elektronų srautas, kuris nuolat keičia savo kryptį. Nuo XIX a. Pabaigos sinusinės kintamosios srovės buvo naudojamos beveik visose buitinėse ir pramoninėse elektros grandinėse visame pasaulyje, nes jas lengviau gauti ir daug pigiau paskirstyti, išskyrus labai retus tolimojo perdavimo atvejus, kai elektros energijos nuostoliai verčia naudoti naujausių aukštos įtampos nuolatinės srovės sistemų.
AC turi dar vieną puikųprivalumas: jis leidžia energiją grąžinti iš vartojimo taško atgal į tinklą. Tai labai naudinga pastatuose ir statiniuose, kurie gamina daugiau energijos nei sunaudoja, o tai yra visiškai įmanoma naudojant alternatyvius šaltinius, tokius kaip saulės baterijos ir vėjo turbinos. Tai, kad kintamoji srovė leidžia judėti dviem kryptimis, yra pagrindinė alternatyvių maitinimo šaltinių populiarumo ir prieinamumo priežastis.
Dažnis
Kalbant apie techninį lygį, įDeja, sunku paaiškinti, kaip veikia kintamoji srovė, nes vandens grandinės modelis jam ne visai tinka. Tačiau įmanoma vizualizuoti sistemą, kurioje vanduo greitai keičia tekėjimo kryptį, nors nėra aišku, kaip tai padarys ką nors naudingo. Kintama srovė ir įtampa nuolat keičia savo kryptį. Pokyčių greitis priklauso nuo dažnio (matuojamas hercais) ir paprastai yra 50 Hz buitiniams elektros tinklams. Tai reiškia, kad įtampa ir srovė keičiasi kryptimi 50 kartų per sekundę. Apskaičiuoti aktyvųjį komponentą sinusoidinėse sistemose yra gana paprasta. Pakanka jų didžiausią vertę padalinti iš √2.
Kai kintama srovė keičia kryptį 50 kartų perantra, tai reiškia, kad kaitrinės lemputės įsijungia ir išsijungia 50 kartų per sekundę. Žmogaus akis to nepastebi, o smegenys tiesiog tiki, kad apšvietimas yra nuolat įjungtas. Tai dar vienas skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės.
Vektorinė matematika
Srovė ir įtampa kinta ne tik nuolat -jų fazės nesutampa (jos nesinchronizuojamos). Didžioji dauguma kintamosios srovės galios sukelia fazių skirtumus. Tai reiškia, kad net paprasčiausiems skaičiavimams reikia taikyti vektorinę matematiką. Dirbdami su vektoriais, negalite tiesiog pridėti, atimti ar atlikti jokių kitų skaliarinių matematinių operacijų. Esant pastoviai srovei, jei 5A tiekiama į tam tikrą tašką per vieną kabelį, o 2A - per kitą, tai rezultatas yra 7A. Kintamojo atveju taip nėra, nes suma priklausys nuo vektorių krypties.
Galios koeficientas
Aktyvi apkrova su maitinimo tinkluKintamąją srovę galima apskaičiuoti naudojant paprastą formulę P = U × I × cos (φ), kur φ yra kampas tarp įtampos ir srovės, cos (φ) taip pat vadinamas galios koeficientu. Būtent tai išskiria nuolatinę ir kintamąją srovę: pirma, cos (φ) visada yra 1. Aktyvioji galia reikalinga (ir mokama) namų ir pramonės vartotojams, tačiau ji nėra lygi kompleksinei galiai, praeinančiai per laidininkus ( kabeliai) į apkrovą, kurią galima apskaičiuoti pagal formulę S = U × I ir kuri matuojama voltų amperais (VA).
Skirtumas tarp nuolatinės ir kintamosios srovėsskaičiavimai yra akivaizdūs - jie tampa sudėtingesni. Net paprasčiausiems skaičiavimams reikia bent vidutinių žinių apie vektorinę matematiką.
Suvirintojai
Skirtumas tarp nuolatinės ir kintamosios srovėspasireiškia suvirinimo metu. Lanko poliškumas daro didelę įtaką jo kokybei. Teigiamas elektrodas prasiskverbia giliau nei neigiamas elektrodas, tačiau pastarasis pagreitina metalo nusėdimą. Esant pastoviai srovei, poliškumas visada yra pastovus. Su kintamuoju jis keičiasi 100 kartų per sekundę (esant 50 Hz dažniui). Pageidautina, kad suvirinimas būtų pastovus, nes jis atliekamas tolygiau. Skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės suvirinimo yra tas, kad pirmuoju atveju elektronų judėjimas nutrūksta sekundės dalimi, o tai lemia bangavimą, nestabilumą ir lanko gedimą. Šis suvirinimo būdas retai naudojamas, pavyzdžiui, norint pašalinti lanko klaidas didelio skersmens elektrodų atveju.
