Przewodnik po prądzie elektrycznym zawiera:
Co to jest prąd elektryczny Jednostka prądu – amper AC & DC
Jednym z głównych rozróżnień w rodzaju przepływu prądu w obwodzie jest to, czy prąd jest prądem zmiennym, AC, czy stałym, DC.
AC & Prąd stały są zarówno szeroko stosowane w obwodach elektrycznych i elektronicznych, z których każdy jest używany do różnych celów.
Zarówno prąd zmienny jak i stały mają swoje własne cechy i zapewniają różne korzyści, które mogą być wykorzystane w różnych sytuacjach.
Co to jest prąd stały, DC
Jak sama nazwa wskazuje prąd stały, DC jest formą energii elektrycznej, która płynie w jednym kierunku – jest bezpośrednia i to nadaje jej nazwę.
Charakterystykę prądu stałego, DC można przedstawić na wykresie. Tutaj prąd może być postrzegany tylko jako dodatni lub ujemny.
Zastosowanie prądu stałego, DC
Prąd stały, DC jest stosowany w bardzo wielu dziedzinach:
- Baterie: Baterie, zarówno nieładowalne jak i ładowalne mogą dostarczać tylko prąd stały. Akumulatory również wymagają ładowania prądem stałym.
- Sprzęt elektroniczny: Wszystkie urządzenia takie jak komputery, radia, telefony komórkowe, a w rzeczywistości wszystkie urządzenia elektroniczne wykorzystują prąd stały do zasilania obwodów elektronicznych. Tranzystory bipolarne, FET i układy scalone, które wykorzystują te komponenty wymagają prądu stałego do ich zasilania i ulegają uszkodzeniu w przypadku dostarczenia prądu o odwrotnej polaryzacji. Chociaż wiele z tych elementów jest zasilanych z sieci prądu przemiennego, istnieje jednostka zwana zasilaczem w jednostce, która konwertuje przychodzący prąd przemienny na prąd stały o odpowiednim napięciu (napięciach) w elemencie elektronicznym.
- Niektóre urządzenia elektryczne: Chociaż wiele urządzeń elektrycznych używa prądu zmiennego, niektóre używają prądu stałego.
- Panele słoneczne: Panele słoneczne używane do generowania energii elektrycznej wytwarzają prąd stały bezpośrednio z samych paneli słonecznych. W przypadku korzystania z sieci prądu przemiennego, aby zasilić sieć lub dostarczyć lokalną moc prądu przemiennego do źródeł prądu przemiennego, jednostka znana jako inwerter jest wymagana, aby umożliwić prąd stały, DC z paneli słonecznych do konwersji na prąd przemienny.
Co to jest prąd zmienny, AC
Prąd zmienny, AC różni się od prądu stałego. Jak sama nazwa wskazuje, płynie on najpierw w jednym kierunku, a następnie w drugim.
Wykres powyżej przedstawia przebieg prądu zmieniający się jako sinusoida, z prądem poruszającym się najpierw w jednym kierunku, a następnie w drugim.
Często bardziej typowe jest obserwowanie zmian napięcia. Ponownie dla fali zmiennej napięcie będzie się zmieniać w kierunku dodatnim i ujemnym.
Można zauważyć zarówno dla prądu jak i napięcia, że przebieg fali zmienia się stając się, w tym przykładzie, najpierw dodatni a następnie ujemny.
Falę sinusoidalną łatwo przedstawić i zrozumieć, ale szeroka gama innych przebiegów może również stanowić przebieg zmienny z prądem zmiennym.
Jest kilka ważnych punktów dotyczących przebiegów zmiennych. Pierwszym z nich jest okres czasu, w którym przebiega fala. Jest to czas od punktu na jednym cyklu fali do identycznego punktu na następnym cyklu. Często punkt szczytowy jest najłatwiejszy do zobaczenia, ale można przyjąć dowolny punkt – na przykład, gdy określone napięcie zostanie osiągnięte w danym kierunku – może to być punkt wyzwolenia napięcia itp. Kolejnym łatwym do zidentyfikowania punktem są przejścia przez zero.
Kolejną kwestią związaną z przebiegiem zmiennym jest jego częstotliwość. Jest to liczba razy dany punkt na fali jest postrzegany w ciągu sekundy i jest mierzona w hercach, Hz, gdzie 1 Hz to jeden cykl na sekundę. Pokazany przykład ma częstotliwość 3 Hz, ponieważ trzy cykle są widziane w ciągu sekundy.
Jak inne przykłady, zasilanie sieciowe ma częstotliwość albo 50 Hz lub 60 Hz w zależności od kraju. Europa i wiele innych krajów używa 50 Hz, podczas gdy Ameryka Północna, Karaiby i niektóre kraje Ameryki Południowej używają 60 Hz.
Zastosowanie prądu zmiennego
Prąd zmienny ma tendencję do stosowania w dystrybucji energii. Ma on tę zaletę, że może być łatwo przekształcony na inne napięcia za pomocą prostego transformatora – transformatory nie działają z prądem stałym.
Jeśli moc jest dystrybuowana przy wysokim napięciu, straty są znacznie niższe. Weźmy za przykład zasilanie 250 V o natężeniu 4 amperów i oporności przewodu 1 Ω. Ponieważ moc, waty = wolty x ampery, przenoszona moc wynosi 1000 watów. Strata mocy wynosi I2 x R = 16 watów.
Jeśli linia napięciowa przenosi 4 ampery, ale ma napięcie 250 000, woltów, tj. 250 kV, a linia ta przenosi 4 ampery, to strata mocy jest nadal taka sama, ale cały system przesyłowy przenosi 1 MW, a 16 watów to prawie nieistotna strata.
Z tego powodu wysokie napięcia są wykorzystywane do przesyłania energii, a następnie obniżane do względnie bezpiecznego poziomu do użytku w gospodarstwach domowych i obiektach komercyjnych.
W związku z tym, że prąd zmienny jest używany do zasilania, jest on również używany w silnikach, do ogrzewania i do wielu innych rzeczy bez potrzeby przekształcania go na prąd stały.
AC vs DC
W wielu dziedzinach może być konieczne podjęcie decyzji AC vs DC i która forma zasilania jest najlepsza dla danego zastosowania.
Prąd zmienny, AC i prąd stały, DC mają swoje zalety i wady, ale oznacza to, że istnieje wybór najlepszej opcji dla danego zastosowania. Prąd zmienny, AC jest generalnie używany do dystrybucji energii, dlatego też gniazda sieciowe w naszych domach i w pracy dostarczają prąd zmienny do zasilania czegokolwiek, co jest potrzebne, ale prąd stały, DC jest szerzej stosowany dla samych płyt elektronicznych i dla wielu innych zastosowań.
Zarówno zasilacze prądu zmiennego jak i stałego są szeroko stosowane w przemyśle elektrycznym i elektronicznym, każdy w swoim własnym zakresie korzyści.
Zarówno prąd zmienny, jak i stały są w stanie zapewnić transfer energii elektrycznej, ale z nieco innymi korzyściami.
Więcej podstawowych pojęć z zakresu elektroniki:
Napięcie Prąd Moc Rezystancja Pojemność Indukcyjność Transformatory Decybel, dB Prawa Kirchoffa Q, współczynnik jakości Szum RF
Powrót do menu Podstawowe pojęcia z zakresu elektroniki . . .