Wat is het verschil tussen AC- en DC-stromen

In de wereld van vandaag is elektriciteit het belangrijkste naast de zuurstof in de mens. Toen de elektriciteit werd uitgevonden, hebben er in de loop der jaren veel veranderingen plaatsgevonden. De donkere planeet veranderde in een planeet van lichten. In feite maakte het het leven onder alle omstandigheden zo eenvoudig. Alle apparaten, industrieën, kantoren, huizen, technologie, computers werken op elektriciteit. Hier zal energie in twee vormen zijn, d.w.z. wisselstroom (AC) en gelijkstroom (DC) ​Met betrekking tot deze stromen en het verschil tussen AC en DC zal in detail worden besproken, de basisfunctie en het gebruik ervan. De eigenschappen ervan worden ook besproken in een tabelkolom.

Verschil tussen AC en DC

De stroom van elektriciteit kan op twee manieren worden gedaan, zoals AC (wisselstroom) en DC (gelijkstroom). Elektriciteit kan worden gedefinieerd als de stroom van elektronen door een geleider, zoals een draad. De grootste ongelijkheid tussen AC en DC ligt voornamelijk in de richting waarin de elektronen leveren. Bij gelijkstroom zal de stroom van elektronen in een enkele richting zijn en in de wisselstroom zal de stroom van elektronen hun richting veranderen zoals vooruit en dan achteruit gaan. Het verschil tussen AC en DC omvat voornamelijk het volgende

Verschil tussen AC en DC

Wisselstroom (AC)

Wisselstroom wordt gedefinieerd als de ladingsstroom die periodiek van richting verandert. Het verkregen resultaat zal zijn, het spanningsniveau keert ook samen met de stroom om. Kortom, AC wordt gebruikt om stroom te leveren aan industrieën, huizen, kantoorgebouwen, enz.

Bron van wisselstroom

Generatie van AC

AC wordt geproduceerd met behulp van een zogenaamde alternator. Het is ontworpen om wisselstroom te produceren. Binnenin een magnetisch veld wordt een draadlus gesponnen, waaruit geïnduceerde stroom langs de draad zal stromen. Hier kan de rotatie van de draad afkomstig zijn van elk middel, d.w.z. van een stoomturbine, stromend water, een windturbine, enzovoort. Dit komt doordat de draad ronddraait en periodiek een andere magnetische polariteit krijgt, de stroom en de spanning wisselen elkaar af in de draad.

Genereren van alternatieve stroom

Hieruit kan de gegenereerde stroom vele golfvormen hebben, zoals sinus, vierkant en driehoek. Maar in de meeste gevallen heeft de sinusgolf de voorkeur omdat deze gemakkelijk te genereren is en berekeningen gemakkelijk kunnen worden uitgevoerd. De rest van de golf vereist echter een extra apparaat om ze om te zetten in respectievelijke golfvormen of de vorm van de apparatuur moet worden gewijzigd en de berekeningen zullen te moeilijk zijn. De beschrijving van de sinusgolfvorm wordt hieronder besproken.

Een sinusgolf beschrijven

Over het algemeen kan de AC-golfvorm gemakkelijk worden begrepen met behulp van wiskundige termen. Voor deze sinusgolf zijn de drie dingen die nodig zijn amplitude, fase en frequentie.

Door alleen naar spanning te kijken, kan een sinusgolf worden beschreven als de onderstaande wiskundige functie:

V (t) = V_P.Zonde (2πft + Ø)

V (t): Het is een functie van tijd en spanning. Dit betekent dat naarmate de tijd verandert, ook onze spanning verandert. In de bovenstaande vergelijking beschrijft de term die rechts van het gelijkteken is, hoe de spanning in de loop van de tijd verandert.

VP: Het is de amplitude. Dit geeft aan hoe maximaal de spanning die de sinusgolf in beide richtingen kan bereiken, d.w.z. -VP volt, + VP volt, of ergens daartussenin.

De functie van sin () stelt dat de spanning de vorm heeft van een periodieke sinusgolf en zal werken als een vloeiende oscillatie bij 0V.

Hier is 2π constant. Het converteert de frequentie van cycli in hertz naar hoekfrequentie in radialen per seconde.

Hier beschrijft f de sinusgolffrequentie. Dit zal in de vorm zijn van eenheden per seconde of hertz. De frequentie geeft aan hoe vaak een bepaalde golfvorm binnen één seconde voorkomt.

Hier is t een afhankelijke variabele. Het wordt gemeten in seconden. Wanneer de tijd varieert, varieert de golfvorm ook.

De φ beschrijft de fase van de sinusgolf. De fase wordt gedefinieerd als hoe de golfvorm wordt verschoven met betrekking tot de tijd. Het wordt gemeten in graden. De periodieke aard van de sinusgolf verschuift met 360 °, het wordt dezelfde golfvorm wanneer deze met 0 ° wordt verschoven.

Voor de bovenstaande formule worden de realtime toepassingswaarden toegevoegd door de Verenigde Staten als referentie te nemen

Root mean square (RMS) is een ander klein concept dat helpt bij het berekenen van het elektrische vermogen.

V (t) = 170 zonde (2π60t)

Toepassingen van AC

• Thuis- en kantoorstopcontacten worden gebruikt als wisselstroom.
• Het genereren en verzenden van wisselstroom voor lange afstanden is eenvoudig.
• Er gaat minder energie in verloren elektrische krachtoverbrenging voor hoge spanningen (> 110kV).
• Hogere spanningen impliceren lagere stromen, en voor lagere stromen wordt er minder warmte gegenereerd in de voedingslijn, wat duidelijk te wijten is aan de lage weerstand.
• Wisselstroom kan eenvoudig worden omgezet van hoogspanning naar laagspanning en vice versa met behulp van transformatoren.
• Wisselstroom de elektrische motoren ​
• Het is ook handig voor veel grote apparaten zoals koelkasten, vaatwassers, enz.
• Gelijkstroom

Gelijkstroom (DC) is de beweging van elektrische ladingsdragers, d.w.z. elektronen in een unidirectionele stroom. In DC varieert de intensiteit van de stroom met de tijd, maar de bewegingsrichting blijft altijd hetzelfde. Hier wordt gelijkstroom een ​​spanning genoemd waarvan de polariteit nooit omkeert.

DC-bron

In een gelijkstroomcircuit komen elektronen uit de min- of minpool en bewegen ze naar de plus- of pluspool. Sommige natuurkundigen definiëren DC terwijl het van plus naar min reist.

DC-bron

Over het algemeen wordt de basisbron van gelijkstroom geproduceerd door batterijen, elektrochemische en fotovoltaïsche cellen. Maar AC heeft de meeste voorkeur over de hele wereld. In dit scenario kan AC worden geconverteerd naar DC. Dit gebeurt in meerdere stappen. Aanvankelijk was het voeding bestaat uit een transformator, die later met behulp van een gelijkrichter in gelijkstroom is omgezet. Het voorkomt dat de stroom omkeert en een filter wordt gebruikt om stroompulsen in de uitgang van de gelijkrichter te elimineren. Het is het fenomeen hoe AC wordt omgezet in DC

Voorbeeld van een oplaadbare batterij

Om alle elektronische en computerhardware te laten functioneren, hebben ze echter gelijkstroom nodig. De meeste solid-state apparatuur vereist een spanningsbereik tussen 1,5 en 13,5 volt. De huidige eisen variëren dienovereenkomstig met de apparaten die worden gebruikt. Bijvoorbeeld het bereik van praktisch nul voor een elektronisch polshorloge tot meer dan 100 ampère voor een vermogensversterker voor radiocommunicatie. Apparatuur die een krachtige radio- of omroepzender of televisie of een CRT-beeldscherm (kathodestraalbuis) of vacuümbuizen gebruikt, vereist ongeveer 150 volt tot enkele duizenden volt gelijkstroom.

Voorbeeld van een oplaadbare batterij

Het belangrijkste verschil tussen AC en DC wordt besproken in de volgende vergelijkingstabel

Belangrijkste verschillen van wisselstroom (AC) versus gelijkstroom (DC)

De belangrijkste verschillen tussen AC en DC zijn de volgende.

• De richting van de stroom zal veranderen met een normaal tijdsinterval, dan is dit soort stroom bekend als AC of wisselstroom, terwijl de DC unidirectioneel is, omdat deze slechts in een enkele richting stroomt.
• De stroom van ladingsdragers in een wisselstroom zal stromen door een spoel binnen het magnetische veld te laten draaien, anders draait een magnetisch veld binnen een immobiele spoel. In DC zullen de ladingsdragers stromen door het magnetisme samen met de draad stabiel te houden.
• De frequentie van de AC varieert van 50 hertz tot 60 hertz op basis van de landnorm, terwijl de DC-frequentie altijd nul blijft.
• De PF (arbeidsfactor) van de AC ligt tussen 0 en 1, terwijl de DC-arbeidsfactor altijd één blijft.
• Het genereren van AC kan worden gedaan met behulp van een dynamo, terwijl de DC kan worden gegenereerd via de batterij, cellen en generator.
• De AC-belasting is resistief, inductief, anders capacitief, terwijl de DC-belasting altijd resistief van aard is.
• De grafische weergave van een AC kan worden gedaan door verschillende ongelijke golfvormen zoals periodiek, driehoekig, sinus, vierkant, zaagtand, enz., Terwijl de DC wordt weergegeven door de rechte lijn.
• De overdracht van wisselstroom kan over een lange afstand worden gedaan door enkele verliezen, terwijl de DC met kleine verliezen over extreem lange afstanden zendt.
• De conversie van AC naar DC kan worden gedaan met behulp van een gelijkrichter, terwijl de omvormer wordt gebruikt om van DC naar AC te converteren.
• Het genereren en verzenden van AC kan worden gedaan met behulp van een paar onderstations, terwijl DC meer onderstations gebruikt.
• De toepassingen van wisselstroom omvatten fabrieken, huishoudens, industrieën, enz. Terwijl de gelijkstroom wordt gebruikt in flitsverlichting, elektronische apparatuur, galvaniseren, elektrolyse, hybride voertuigen en het schakelen van de veldwikkeling in de rotor.
• DC is erg gevaarlijk in vergelijking met AC. In AC is de stroom van de stroomsterkte hoog en laag bij een normaal tijdsinterval, terwijl in DC de magnitude ook hetzelfde zal zijn. Als het menselijk lichaam eenmaal geschokt is, zal de AC zowel het menselijk lichaam binnenkomen als verlaten met een normaal tijdsinterval, terwijl DC het menselijk lichaam continu zal lastigvallen.

Wat zijn de voordelen van AC ten opzichte van DC?

De belangrijkste voordelen van AC in vergelijking met DC zijn onder meer de volgende.

• Wisselstroom is niet duur en genereert de stroom gemakkelijk in vergelijking met gelijkstroom.
• De ruimte omsloten door wisselstroom is meer dan gelijkstroom.
• Bij wisselstroom is het vermogensverlies tijdens transmissie minder dan bij gelijkstroom.

Waarom wordt AC-spanning gekozen boven DC-spanning?

De belangrijkste redenen om AC-spanning boven DC-spanning te selecteren, zijn voornamelijk de volgende.
Het energieverlies tijdens het overbrengen van de wisselspanning is laag in vergelijking met de gelijkspanning. Als de transformator zich op enige afstand bevindt, is de installatie heel eenvoudig. Het voordeel van wisselspanning is het verhogen en verlagen van de spanning volgens de noodzaak.

AC & DC Origins

Een magnetisch veld dichtbij een draad kan de stroom van elektronen op een enkele manier door de draad veroorzaken, aangezien ze worden afgestoten door het negatieve deel van een magneet en aangetrokken in de richting van het positieve deel. Op deze manier werd de kracht van een batterij vastgesteld, dit werd herkend door het werk van Thomas Edison. Wisselstroomgeneratoren veranderden langzaam het gelijkstroombatterijsysteem van Edison, omdat wisselstroom zeer veilig is om stroom over lange afstanden te verzenden om meer stroom te genereren.

De wetenschapper, namelijk Nikola Tesla, heeft een roterende magneet gebruikt in plaats van het magnetisme geleidelijk door de draad toe te passen. Zodra de magneet in een enkele richting leunde, zullen elektronen in de richting van het positieve stromen, maar wanneer de richting van de magneet werd gedraaid, zullen de elektronen ook worden gedraaid.

Toepassingen van AC & DC

Wisselstroom wordt gebruikt bij het verdelen van stroom en biedt vele voordelen. Dit kan eenvoudig worden omgezet naar andere voltages met behulp van een transformator omdat transformatoren geen gelijkstroom gebruiken.

Bij een hoge spanning, wanneer het vermogen wordt overgedragen, zal er minder verlies zijn. Een voeding van 250 V heeft bijvoorbeeld een weerstand van 1 Ω en een vermogen van 4 ampère. Omdat vermogen, watt gelijk is aan volt x ampère, kan het overgedragen vermogen dus 1000 watt zijn, terwijl het vermogensverlies I2 x R = 16 watt is.

AC wordt gebruikt door de transmissie van HV-vermogen.

Als een spanningslijn 4 ampère vermogen heeft, maar 250 kV, dan heeft hij 4 ampère stroom, maar het vermogensverlies is hetzelfde, maar het hele transmissiesysteem draagt ​​1 MW en 16 watt is een ongeveer onbeduidend verlies.

Gelijkstroom wordt gebruikt in batterijen, sommige elektronische en elektrische apparaten en zonnepanelen.
Formules voor wisselstroom, spanning, weerstand en vermogen

De formules voor wisselstroom, spanning, weerstand en vermogen worden hieronder besproken.

AC-stroom

De formule voor 1-fase wisselstroomcircuits is

Ik = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

De formule voor driefasige wisselstroomcircuits is

Ik = P / √3 * V * Cosθ

Wisselspanning

Voor 1-fase wisselstroomcircuits is de wisselspanning

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

Voor driefasige wisselstroomcircuits is de wisselspanning

Voor sterverbinding, VL = √3 EPH, anders VL = √3 VPH

Voor driehoeksverbinding, VL = VPH

AC-weerstand

Bij inductieve belasting, Z = √ (R2 + XL2)

In het geval van capacitieve belasting, Z = √ (R2 + XC2)

In beide gevallen als capacitief en inductief Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Wisselstroom

Voor 1-fase wisselstroomcircuits, P = V * I * Cosθ

Actief vermogen voor 3-fasen wisselstroomcircuits

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Reactief vermogen

Q = V I * Sinθ

VAR = √ (VA2 - P2) & kVAR = √ (kVA2 - kW2)

Schijnbaar vermogen

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Complexe kracht

S = V ik

Voor inductieve belasting, S = P + jQ

Voor capacitieve belasting, S = P - jQ

Formules voor gelijkstroom, spanning, weerstand en vermogen

De formules voor gelijkstroom, spanning, weerstand en vermogen worden hieronder besproken.

DC-stroom

De gelijkstroomvergelijking is Ik = V / R = P / V = ​​√P / R

Gelijkstroomspanning

De gelijkspanningsvergelijking is

V = Ik * R = P / I = √ (P x R)

DC-weerstand

De vergelijking van de gelijkstroomweerstand is R = V / I = P / I2 = V2 / P

Gelijkstroom

De gelijkstroom-vermogensvergelijking is P = IV = I2R = V2 / R

Uit de bovenstaande AC- en DC-vergelijkingen, waar

Uit de bovenstaande vergelijkingen, waar

‘I’ is de huidige maten in A (Ampère)

‘V’ is spanningsmetingen in V (volt)

‘P’ is vermogensmetingen in watt (W)

‘R’ is weerstandsmetingen in ohm (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (arbeidsfactor)

‘Z’ is impedantie

‘IPh’ is fasestroom

‘IL’ is lijnstroom

‘VPh’ is de fasespanning

‘VL’ is lijnspanning

‘XL’ = 2πfL, is een inductieve reactantie, waarbij ‘L’ een inductantie is binnen Henry.

‘XC’ = 1 / 2πfC, is de capacitieve reactantie, waarbij ‘C’ de capaciteit binnen Farads is.

Waarom gebruiken we de AC in onze huizen?

De huidige voeding die in onze huizen wordt gebruikt, is wisselstroom, omdat we wisselstroom heel eenvoudig kunnen veranderen met behulp van de transformator. Hoogspanning ervaart een extreem laag energieverlies in de lijn of kanalen met lange transmissie en de spanning wordt verlaagd om veilig thuis te gebruiken met behulp van de step-down transformator.

Het verlies aan vermogen in de draad kan worden gegeven als L = I2R

Waar

‘L’ is het verlies van vermogen

‘Ik’ is de stroom

‘R’ is de weerstand.

De overdracht van kracht kan worden gegeven door de relatie zoals P = V * I

Waar

‘P’ is de kracht

‘V’ is de spanning

Zodra de spanning toeneemt, zal de stroom lager zijn. Op deze manier kunnen we een gelijk vermogen overbrengen door het vermogensverlies te verminderen, omdat hoogspanning de meest uitstekende prestaties levert. Dus om deze reden wordt AC in huizen gebruikt in plaats van DC.

De overdracht van hoogspanning kan ook worden gedaan via gelijkstroom, maar het is niet eenvoudig om de spanning te verlagen voor veilig gebruik thuis. Momenteel worden geavanceerde DC-converters gebruikt om de DC-spanning te verlagen.

In dit artikel wordt het verschil tussen AC- en DC-stromen in detail uitgelegd. Ik hoop dat elk punt duidelijk wordt begrepen over de wisselstroom, gelijkstroom, golfvormen, de vergelijking, verschillen van AC en DC in tabelkolommen, samen met hun eigenschappen. Ik begrijp nog steeds geen van de onderwerpen in de artikelen of om de nieuwste elektrische projecten te implementeren , stel gerust een vraag in het opmerkingenveld hieronder. Hier is een vraag voor u, wat is de arbeidsfactor van een wisselstroom?

Fotocredits:

• Sinusgolfvorm songsofthecosmos
• RMS-sinusgolfvorm doctronic
• Voorbeeld van een oplaadbare batterij Washington