Electric Current Tutorial Includes:
What is electric current Current unit – Ampere AC & DC
Eine der wichtigsten Unterscheidungen in der Art des Stromflusses in einem Stromkreis ist, ob der Strom ein Wechselstrom, AC, oder Gleichstrom, DC, ist.
Wechselstrom &Gleichstrom sind beide in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen weit verbreitet, wobei sie jeweils für unterschiedliche Zwecke verwendet werden.
Beide, Wechselstrom und Gleichstrom, haben ihre eigenen Eigenschaften und bieten unterschiedliche Vorteile, die in verschiedenen Situationen genutzt werden können.
Was ist Gleichstrom, DC
Wie der Name schon sagt, ist Gleichstrom, DC eine Form von Elektrizität, die in eine Richtung fließt – sie ist direkt und das gibt ihr ihren Namen.
Die Charakteristik des Gleichstroms, DC, kann in einer Grafik dargestellt werden. Hier ist zu sehen, dass der Strom entweder nur positiv oder nur negativ zu sehen ist.
Anwendungen Gleichstrom, DC
Gleichstrom, DC wird in sehr vielen Bereichen eingesetzt:
- Batterien: Batterien, sowohl nicht wiederaufladbare als auch wiederaufladbare, können nur Gleichstrom liefern. Die wiederaufladbaren Batterien müssen ebenfalls mit Gleichstrom aufgeladen werden.
- Elektronische Geräte: Alle Geräte wie Computer, Radios, Mobiltelefone und eigentlich alle elektronischen Geräte verwenden Gleichstrom, um die elektronischen Schaltungen zu betreiben. Bipolare Transistoren, FETs und die integrierten Schaltkreise, die diese Komponenten verwenden, benötigen alle Gleichstrom, um sie zu versorgen, und werden beschädigt, wenn eine umgekehrte Polarität zugeführt wird. Obwohl viele dieser Geräte mit Wechselstrom betrieben werden, befindet sich im Gerät eine Einheit, die als Netzteil bezeichnet wird und den eingehenden Wechselstrom in Gleichstrom mit der/den richtigen Spannung(en) innerhalb des elektronischen Geräts umwandelt.
- Einige elektrische Geräte: Obwohl viele elektrische Geräte Wechselstrom verwenden, nutzen einige auch Gleichstrom.
- Solarzellen: Solarmodule, die zur Stromerzeugung verwendet werden, erzeugen Gleichstrom direkt von den Solarmodulen selbst. Wenn sie zur Einspeisung in das Wechselstromnetz oder zur lokalen Versorgung mit Wechselstrom verwendet werden, ist ein Gerät, das als Wechselrichter bekannt ist, erforderlich, damit der Gleichstrom, DC, von den Solarmodulen in AC umgewandelt werden kann.
Was ist Wechselstrom, AC
Wechselstrom, AC ist anders als Gleichstrom. Wie der Name schon sagt, fließt er erst in die eine und dann in die andere Richtung.
Die obige Grafik zeigt die Stromwellenform, die als Sinuswelle variiert, wobei sich der Strom zuerst in eine Richtung und dann in die andere bewegt.
Gebräuchlicher ist es, die Spannungsschwankungen zu sehen. Auch hier variiert die Spannung positiv und negativ.
Sowohl für den Strom als auch für die Spannung ist zu erkennen, dass die Wellenform variiert und in diesem Beispiel erst positiv und dann negativ wird.
Die Sinuswelle ist einfach darzustellen und zu verstehen, aber eine Vielzahl von anderen Wellenformen kann ebenfalls eine Wechselstromwellenform mit Wechselstrom darstellen.
Es gibt ein paar hervorstechende Punkte über Wechselstromwellenformen. Der erste ist die Zeitspanne der Wellenform. Das ist die Zeit von einem Punkt auf einem Zyklus der Wellenform bis zum identischen Punkt auf dem nächsten Zyklus. Oft ist der Scheitelpunkt am einfachsten zu erkennen, aber es kann jeder beliebige Punkt genommen werden – zum Beispiel, wenn eine bestimmte Spannung in einer bestimmten Richtung erreicht wird – dies kann ein Spannungsauslösepunkt sein usw. Nulldurchgänge sind ein weiterer leicht zu erkennender Punkt.
Ein weiterer Punkt bei einer Wechselstromwellenform ist ihre Frequenz. Dies ist die Anzahl, wie oft ein bestimmter Punkt auf der Wellenform innerhalb einer Sekunde auftritt und wird in Hertz, Hz, gemessen, wobei 1 Hz ein Zyklus pro Sekunde ist. Das gezeigte Beispiel hat eine Frequenz von 3 Hz, da innerhalb einer Sekunde drei Zyklen zu sehen sind.
Als weitere Beispiele: Netzstrom hat je nach Land eine Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz. Europa und viele andere Länder verwenden 50 Hz, während Nordamerika, die Karibik und einige südamerikanische Länder 60 Hz verwenden.
Wechselstromanwendungen
Wechselstrom wird in der Regel für die Energieverteilung verwendet. Er hat den Vorteil, dass er mit einem einfachen Transformator leicht in andere Spannungen umgewandelt werden kann – Transformatoren funktionieren nicht mit Gleichstrom.
Wenn der Strom mit einer hohen Spannung verteilt wird, sind die Verluste viel geringer. Nehmen wir das Beispiel einer 250-Volt-Versorgung mit 4 Ampere und einem 1 Ω Leitungswiderstand. Da Leistung, Watt = Volt x Ampere, ist die übertragene Leistung 1000 Watt. Die Verlustleistung ist I2 x R = 16 Watt.
Wenn eine Spannungsleitung 4 Ampere transportiert, aber eine Spannung von 250 000, Volt hat, d.h. 250 kV, und die Leitung führt 4 Ampere, dann ist der Leistungsverlust immer noch derselbe, aber das gesamte Übertragungssystem führt 1 MW und 16 Watt ist ein fast vernachlässigbarer Verlust.
Aus diesem Grund werden hohe Spannungen für die Stromübertragung verwendet und dann auf ein relativ sicheres Niveau für die Verwendung innerhalb von Wohn- und Gewerbeimmobilien reduziert.
Da Wechselstrom für das Versorgungsnetz verwendet wird, wird er auch in Motoren, für die Heizung und für viele andere Dinge eingesetzt, ohne dass er in Gleichstrom umgewandelt werden muss.
Wechselstrom vs. Gleichstrom
In vielen Bereichen kann eine Entscheidung über Wechselstrom vs. Gleichstrom getroffen werden und welche Form der Versorgung für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist.
Wechselstrom, AC und Gleichstrom, DC haben beide ihre Vor- und Nachteile, aber das bedeutet, dass es eine Wahl gibt, um die beste Option für eine bestimmte Verwendung oder Anwendung zu wählen. Wechselstrom, AC, wird im Allgemeinen für die Stromverteilung verwendet, weshalb die Steckdosen in unseren Häusern und bei der Arbeit einen Wechselstrom liefern, um alles, was benötigt wird, mit Strom zu versorgen, aber Gleichstrom, DC, wird häufiger für die Elektronikplatinen selbst und für viele andere Anwendungen verwendet.
Beide, Wechselstrom- und Gleichstromversorgungen, sind in der Elektro- und Elektronikindustrie weit verbreitet, jede in ihren eigenen Bereichen von Nutzen.
Sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom sind in der Lage, elektrische Leistung zu übertragen, jedoch mit leicht unterschiedlichen Vorteilen.
Weitere Grundlagen der Elektronik:
Spannung Strom Leistung Widerstand Kapazität Induktivität Transformatoren Dezibel, dB Kirchoff’s Laws Q, Qualitätsfaktor HF-Rauschen
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