Både växelström och likström beskriver de två typerna av strömflöde i en krets. I likström flyter den elektriska laddningen eller strömmen i en riktning. I växelström ändras den elektriska laddningen regelbundet. Spänningen i växelströmskretsar går också ibland om eftersom strömmen ändrar riktning. Det mesta av den digitala elektroniken som du bygger med DC. Det är dock lätt att förstå några AC-koncept. De flesta hus är anslutna för AC, så om din idé att ansluta ditt Tardis melodilåda till ett uttag måste du konvertera AC till DC . AC har också några användbara egenskaper, som att kunna omvandla spänningsnivåerna med en enda komponent som en transformator, vilket är anledningen till att vi initialt måste välja AC-medel för att överföra el över långa avstånd.
Vad är växelström (AC)
Växelström betyder laddningsflödet som ändrar riktning periodiskt. Som ett resultat vänds spänningsnivån också tillsammans med strömmen. AC används för att leverera ström till hus, byggnader, kontor etc.
Genererar AC
AC kan produceras med hjälp av en enhet kallas som en generator. Denna enhet är en speciell typ av elektrisk generator utformad för att producera växelström.
Genererar AC
En trådslinga roteras inuti ett magnetfält, vilket inducerar en ström längs ledningen. Trådens rotation kommer från olika resurser som en ångturbin, en vindturbin, rinnande vatten och så vidare. Eftersom tråden vänder och går in i en annan magnetisk polaritet regelbundet växlar spänningen och strömmen på tråden. Här är en liten animation som visar denna princip:
För att generera växelström i en uppsättning vattenledningar ansluter vi de mekaniska egenskaperna hos en kolv som flyttar vatten i rören fram och tillbaka (vår 'växelström').
Vågformer
AC kan komma i ett antal vågformer så länge strömmen och spänningen växlar. Om vi ansluter ett oscilloskop till en krets med växelström och plottar dess spänning, kan vi under lång tid se ett antal olika vågformer. Sinusvågen är den vanligaste typen av växelström. AC i de flesta hem och kontor har en oscillerande spänning som producerar en sinusvåg.
Sinusvåg
Andra former av växelström inkluderar fyrkantvåg och triangelvåg. Fyrkantiga vågor används ofta i digital och växlande elektronik och testar också deras funktion.
Fyrkantig våg
Triangelvågor är användbara för att testa linjär elektronik som förstärkare.
Triangelvåg
Beskriva en sinusvåg
Vi behöver ofta beskriva en AC-vågform i matematiska termer. I det här exemplet använder vi den gemensamma sinusvågen. Det finns tre delar av en sinusvåg: frekvens, amplitud och fas.
Om vi bara tittar på spänning kan vi beskriva en matematisk ekvation av sinusvåg:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) är vår spänning som en funktion av tiden, vilket innebär att vår spänning ändras när tiden ändras.
VP är amplituden. Detta beskriver den maximala spänning som vår sinusvåg kan nå i vardera riktningen, betyder att vår spänning kan vara + VP volt, -VP volt.
Sin () -funktionen indikerar att vår spänning kommer att vara i form av en periodisk sinusvåg, vilket är en jämn svängning runt 0V.
2π är en konstant som omvandlar frekvensen från cykler eller i hertz till vinkelfrekvens (radianer per sekund).
f indikerar sinusvågens frekvens. Detta ges i form av hertz eller enheter per sekund.
t är vår beroende variabel: tid (uppmätt i sekunder). Med tiden varierar vår vågform.
φ beskriver sinusvågens fas. Fas är ett mått på hur förskjuten vågformen är med avseende på tid. Det ges ofta som ett tal mellan 0 och 360 och mäts i grader. På grund av sinusvågens periodiska karaktär, om vågformen förskjuts med 360 ° blir den samma vågform igen, som om den förskjutits med 0 °. För enkelhets skull antar vi att fasen är 0 ° för resten av denna handledning.
Vi kan vända oss till vårt pålitliga utlopp för ett bra exempel på hur en AC-vågform fungerar. I USA är strömmen till våra hem AC med cirka 170V noll-till-topp (amplitud) och 60Hz (frekvens). Vi kan ansluta dessa siffror till vår formel för att få ekvationen
V (t) = 170 sin (2π60t)
Vi kan använda vår praktiska grafräknare för att rita denna ekvation. Om det inte finns någon grafkalkylator kan vi använda ett gratis grafprogram online som Desmos.
Applikationer
Hem och kontor används nästan alltid i AC. Detta beror på att generera och transportera växelström över långa avstånd och relativt enkelt. Vid höga spänningar som över 110kV går mindre energi förlorad i elektrisk kraftöverföring. Högre spänningar betyder lägre strömmar och lägre strömmar betyder mindre värme som genereras i kraftledningen på grund av motstånd. AC kan enkelt omvandlas från höga spänningar med hjälp av transformatorer.
AC kan också driva elmotorer . Motorer och generatorer är exakt samma enhet, men motorer konverterar elektrisk energi till mekanisk energi. Detta är användbart för många stora apparater som kylskåp, diskmaskiner och så vidare, som går på växelström.
Vad är likström (DC)
Med likström menas enriktad flöde av elektrisk laddning. Den produceras från källor som batterier, strömförsörjning, solceller, termoelement eller dynamos. Likström kan strömma i en ledare såsom en tråd, men kan också strömma genom isolatorer, halvledare eller vakuum som i elektron- eller jonstrålar.
Genererar DC
DC kan genereras på ett antal sätt
- En växelströmsgenerator som är förberedd med en enhet som kallas ”kommutator” kan producera likström
- En AC till DC-omvandling av en enhet som kallas en 'likriktare'
- Batterier ger likström, som genereras från en kemisk reaktion inuti batteriet
Med vår vattenanalogi liknar DC en tank med vatten med en slang i slutet.
Genererar DC
Tanken kan bara skjuta vatten en väg: ut ur slangen. I likhet med vårt likströmsproducerande batteri rinner vatten inte längre genom rören när tanken är tom.
Beskriv DC
DC definieras som det 'enriktade' strömflödet och strömmen flödar bara en riktning. Spänning och ström kan variera över lång tid, så flödesriktningen ändras inte. För att förenkla saker antar vi att spänningen är konstant. Till exempel tillhandahåller ett batteri 1,5V, vilket kan beskrivas i matematisk ekvation som:
V (t) = 1,5V
Om vi plottar detta över tiden ser vi en konstant spänning
Tomt av DC
Ovanstående diagram betyder att vi kan räkna med att de flesta likströmskällor ger en konstant spänning över tiden. Egentligen laddas ett batteri långsamt ut, vilket innebär att spänningen kommer att sjunka när batteriet används. För de flesta ändamål kan vi anta att spänningen är konstant.
Applikationer
Allt elektronikprojekt och delar till salu på SparkFun körs på DC. Allt som går ur ett batteri, ansluts till väggen med en nätadapter eller använder en USB-kabel för att förlita sig på likström. Exempel på likströmselektronik inkluderar:
- Mobiltelefoner
- Ficklampor
- Den LilyPad-baserade D&D Dice Gauntlet
- Platt-TV (AC går in i TV: n, som omvandlas till DC)
- Hybrid- och elfordon
Således handlar det här om vad som är en växelström, likström och dess tillämpningar. Vi hoppas att du har fått en bättre förståelse för detta koncept. Dessutom är alla tvivel angående detta koncept eller något elektriska och elektroniska projekt , ge dina värdefulla förslag genom att kommentera i kommentarfältet nedan. Här är en fråga till dig, vad är skillnaden mellan växelström och likström ?
Fotokrediter:
- Genererar AC insinyoer
- Sinusvåg imgur
- Triangelvåg audiofanzine
- Genererar DC sparkfun
