Εφαρμογή Εναλλασσόμενου Ρεύματος

Για να κατανοήσουμε πλήρως την εφαρμογή της έννοιας του εναλλασσόμενου ρεύματος, θα συζητήσουμε μια από τις πιο τυπικές χρήσεις του εναλλασσόμενου ρεύματος (AC), όπως η παραγωγή και η μετάδοση ενέργειας. Σε αντίθεση με το συνεχές ρεύμα (DC), το οποίο χρησιμοποιείται στις μπαταρίες, σχεδόν κάθε σπίτι στον κόσμο τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Αυτό το ρεύμα προτιμάται έναντι του συνεχούς ρεύματος λόγω κόστους, απώλειας ισχύος και δυσκολιών μετατροπής από υψηλότερη τάση σε χαμηλότερη τάση.

Το ρεύμα AC σε μικρή και μεσαία απόσταση κινείται με χαμηλή απώλεια ισχύος.

Προτού εξετάσουμε γιατί αυτές είναι οι πιο κοινές εφαρμογές για τη δημιουργία σημειώσεων εφαρμογών εναλλασσόμενου ρεύματος, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε λίγο αυτό το είδος ενέργειας. Αυτά τα ρεύματα παράγονται με την περιστροφή ενός μαγνήτη γύρω από σταθερά πηνία καλωδίων. Τα πηνία δημιουργούν ένα ηλεκτρικό κύμα επειδή το ένα άκρο του μαγνήτη είναι θετικό και το άλλο αρνητικό. Η συχνότητα αυτού του κύματος ποικίλλει, αλλά τα περισσότερα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής το εκπέμπουν μεταξύ 50 και 60 φορές ανά λεπτό.

Τι είναι το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC);

Εναλλασσόμενο ρεύμα είναι η ροή φορτίου που αλλάζει κατεύθυνση σε τακτική βάση. Ως αποτέλεσμα, το επίπεδο τάσης αντιστρέφεται με το ρεύμα. Το AC χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία, μεταξύ άλλων, σπιτιών, κτιρίων και γραφείων.

Δημιουργία AC

Ένας εναλλάκτης είναι μια συσκευή που μπορεί να δημιουργήσει ένα εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτή η συσκευή είναι ένας τύπος ηλεκτρικής γεννήτριας που παράγει εναλλασσόμενα ρεύματα.

Εναλλασσόμενη τρέχουσα παραγωγή

Δημιουργία AC

Ένας συρμάτινος βρόχος περιστρέφεται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, προκαλώντας τη ροή ρεύματος κατά μήκος του σύρματος. Η περιστροφή του σύρματος προκαλείται από πολλούς πόρους, όπως μια τουρμπίνα ατμού, μια ανεμογεννήτρια, το νερό που ρέει και ούτω καθεξής. Επειδή το καλώδιο περιστρέφεται και εισέρχεται σε μια νέα μαγνητική πολικότητα σε τακτική βάση, η τάση και το ρεύμα στο καλώδιο εναλλάσσονται. Ακολουθεί ένα απλό γραφικό που επεξηγεί αυτήν την αρχή:

Για να δημιουργήσουμε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα σε μια σειρά σωλήνων νερού, συνδέουμε τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός εμβόλου που ωθεί το νερό μπρος-πίσω στους σωλήνες (το «εναλλασσόμενο» ρεύμα μας).

Ποιες είναι οι χρήσεις του εναλλασσόμενου ρεύματος;

Ακολουθούν οι χρήσεις του εναλλασσόμενου ρεύματος:

• Το εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιείται κυρίως στις μεταφορές και τη βιομηχανική παραγωγή. Στην πραγματικότητα, σχεδόν κάθε σπίτι στον πλανήτη τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Για αυτούς τους λόγους, το συνεχές ρεύμα (DC) χρησιμοποιείται σπάνια, καθώς χάνει περισσότερη ισχύ στη θέρμανση από το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), έχει μεγαλύτερο κίνδυνο ανάφλεξης πυρκαγιάς, είναι πιο ακριβό και δυσκολεύεται να μετατρέψει την υψηλή τάση και το χαμηλό ρεύμα σε χαμηλή τάση. και υψηλό ρεύμα με χρήση μετασχηματιστών.
• Το AC είναι μακράν το πιο κοινό ρεύμα που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων, οι οποίοι είναι συσκευές που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Ψυγεία, πλυντήρια πιάτων, αποκομιδή σκουπιδιών και φούρνοι τοστιέρας είναι μερικά παραδείγματα οικιακών συσκευών που βασίζονται σε αυτό.
• Το συνεχές ρεύμα χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές που τροφοδοτούνται από μπαταρίες που φορτίζονται συνδέοντας έναν προσαρμογέα AC σε DC σε τοίχο ή μέσω σύνδεσης USB. Αυτά τα είδη περιλαμβάνουν φακούς, κινητά τηλέφωνα, σύγχρονες τηλεοράσεις (οι οποίες διαθέτουν προσαρμογέα που μετατρέπει την τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος σε ρεύμα συνεχούς ρεύματος) και ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
• Το εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιείται επίσης στη διανομή ισχύος. Μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε άλλες τάσεις με έναν απλό μετασχηματιστή – οι μετασχηματιστές δεν λειτουργούν με συνεχές ρεύμα.
• Όταν η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται σε υψηλή τάση, οι απώλειες ελαχιστοποιούνται σημαντικά. Εξετάστε μια πηγή ισχύος 250 volt με ρεύμα 4 αμπέρ και αντίσταση καλωδίου 1. Τα βατ είναι ίσα με βολτ επί αμπέρ. Έτσι, η ισχύς που μεταδίδεται είναι 1000 Watt. Η απώλεια ισχύος είναι I2 x R =16 watt.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιείται στη μετάδοση ισχύος υψηλής τάσης

• Όταν μια γραμμή τάσης μεταφέρει 4 αμπέρ αλλά έχει τάση 250 000 βολτ, δηλαδή 250 kV, και η γραμμή μεταφέρει 4 αμπέρ, η απώλεια ισχύος παραμένει η ίδια, αλλά ολόκληρο το σύστημα μετάδοσης μεταφέρει 1 MW και 16 Τα watt είναι μια ασήμαντη απώλεια.
• Ως αποτέλεσμα, οι υψηλές τάσεις χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση ισχύος πριν μειωθούν σε ένα κάπως ασφαλές επίπεδο για χρήση σε οικιακούς και εμπορικούς χώρους.
• Επειδή χρησιμοποιείται εναλλασσόμενο ρεύμα στο σύστημα τροφοδοσίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κινητήρες, θερμάστρες και σε διάφορες άλλες εφαρμογές χωρίς να μετατραπεί σε συνεχές ρεύμα.

Μοτέρ εναλλασσόμενου ρεύματος 

Ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος, γνωστός και ως κινητήρας συνεχούς ρεύματος, είναι ένας τύπος ηλεκτρικού κινητήρα που χρησιμοποιεί εναλλασσόμενο ρεύμα για να τροφοδοτήσει έναν στάτη και ένα πηνίο για να μετατρέψει το ηλεκτρικό ρεύμα σε μηχανική ισχύ. Ο στάτορας είναι το στατικό εξάρτημα του κινητήρα, ενώ ο ρότορας είναι το περιστρεφόμενο εξάρτημα. Υπάρχουν διαθέσιμοι μονοφασικοί και τριφασικοί κινητήρες AC, με τριφασικούς κινητήρες που χρησιμοποιούνται για τη μαζική μετατροπή ισχύος. Για μετατροπές χαμηλής ισχύος, χρησιμοποιούνται μονοφασικοί κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος.

Πηνίο πνιγμού 

Ένα πηνίο τσοκ είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα που επιτρέπει στο συνεχές ρεύμα να περνά ενώ μπλοκάρει το ρεύμα AC. Αυτά τα πηνία μπορούν να βρεθούν σε ένα ευρύ φάσμα ηλεκτρικών συσκευών. Όταν χρησιμοποιείται ως μέρος του κυκλώματος ενός ραδιοφώνου, εμπίπτει σε μία από τις δύο κατηγορίες συχνοτήτων:ήχο ή ραδιόφωνο. Τα υλικά πυρήνα κυκλωμάτων υψηλότερης συχνότητας διαφέρουν από αυτά που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα χαμηλότερης συχνότητας.

Μερικά πλεονεκτήματα του εναλλασσόμενου ρεύματος έναντι του συνεχούς ρεύματος

Το εναλλασσόμενο ρεύμα έχει διάφορα πλεονεκτήματα σε σχέση με το συνεχές ρεύμα. Συνήθως, αυτά είναι τα εξής:

• Για να ταιριάζει στην εφαρμογή, το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί αρκετά εύκολα και οικονομικά με έναν μετασχηματιστή. Το DC δεν μπορεί να συνδεθεί μέσω μετασχηματιστή.
• Επειδή μπορεί να αυξηθεί (και να μειωθεί), το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) μπορεί να ενισχυθεί σε επίπεδα υψηλής τάσης για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις και στη συνέχεια να μειωθεί σε ασφαλή επίπεδα για χρήση από τους καταναλωτές.
• Στο AC, ενδέχεται να δημιουργηθούν υψηλές τάσεις. Με το DC, αυτό είναι πιο δύσκολο.
• Το AC μπορεί να μεταφερθεί σε μεγάλες αποστάσεις λόγω των τεράστιων τάσεων που μπορεί να δημιουργηθούν.
• Η μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις έχει σχετικά χαμηλές απώλειες ενέργειας λόγω αντίστασης.
• Το AC είναι λιγότερο ακριβό στην παραγωγή από το DC.
• Το AC μετατρέπεται εύκολα σε DC εάν χρειάζεται.

Συμπέρασμα 

Το εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιείται επίσης για τη μείωση της τάσης σε σπίτια και άλλες εφαρμογές. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός μετασχηματιστή, ο οποίος μεταδίδει ισχύ από ένα επαγωγικό πηνίο σε ένα άλλο επαγωγικό πηνίο. Η τάση μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί ανάλογα με τον τρόπο εκτέλεσης της λειτουργίας. Στην περίπτωση οικιακής χρήσης, η τάση πρέπει να μειωθεί από υψηλή σε χαμηλή για να λειτουργούν με ασφάλεια οι ηλεκτρικές συσκευές στο σπίτι. Ένας μικρότερος μετασχηματιστής μπορεί να κατασκευαστεί κοντά στην κατοικία ή την κατασκευή για να προσφέρει επιπλέον μείωση τάσης.

Συμπέρασμα

Μια σύγκρουση συμβαίνει όταν ένα σώμα συγκρούεται με ένα άλλο. Όταν δύο σώματα συγκρούονται, η ενέργεια μεταφέρεται από το ένα στο άλλο. Η ικανότητα εκτέλεσης εργασιών ονομάζεται ενέργεια. Η εμφάνισή του στη φυσική φαίνεται όταν σωματίδια, ομάδες σωματιδίων ή στερεές οντότητες κινούνται το ένα προς το άλλο και πλησιάζουν αρκετά ώστε να αλληλεπιδρούν και να ασκούν αμοιβαία επίδραση. Επιπλέον, κάποια ενέργεια συχνά διοχετεύεται στον περιβάλλοντα αέρα σε τέτοιες κρούσεις, προκαλώντας τη θέρμανση του αέρα και την εκπομπή ήχου. Το φως μεταφέρει επίσης ενέργεια από τη μια θέση στην άλλη. Όσον αφορά τη σύγκρουση, τόσο οι ελαστικές συγκρούσεις σε μία διάσταση όσο και οι ελαστικές συγκρούσεις σε δύο διαστάσεις είναι αρκετά σημαντικές.