Εναλλασσόμενο ρεύμα έναντι συνεχούς ρεύματος

Ο ηλεκτρισμός είναι μια μορφή ενέργειας που παράγεται από την κίνηση των ηλεκτρονίων και υπολογίζεται ως η ροή φορτισμένων σωματιδίων μέσω οποιουδήποτε μέσου του ηλεκτρικού αγωγού. Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας είναι γνωστή ως ρεύμα. Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικών ρευμάτων, δηλαδή συνεχές ρεύμα (DC) και εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Στην περίπτωση συνεχούς ρεύματος, τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν προς μία κατεύθυνση, ενώ σε εναλλασσόμενο ρεύμα, τα ηλεκτρόνια ρέουν και προς τις δύο κατευθύνσεις. Το γράφημα συνεχούς ρεύματος είναι μια ευθεία γραμμή, ενώ το εναλλασσόμενο ρεύμα ακολουθεί ένα ημιτονοειδές κύμα.

Εναλλασσόμενο ρεύμα

Το εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει σαν ένα ημιτονοειδές κύμα, δηλαδή το ρεύμα ξεκινά από το μηδέν, εκτείνεται μέχρι τη μέγιστη τιμή του (πλάτος) και έτσι μειώνεται ξανά στο μηδέν. Το ρεύμα αντιστρέφει την κατεύθυνσή του περιοδικά και αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται επ' αόριστον. Το χρονικό διάστημα όταν το ηλεκτρικό ρεύμα φτάνει την ίδια τιμή σε έναν κύκλο είναι γνωστό ως περίοδος. Επίσης, ο αριθμός των περιόδων ανά δευτερόλεπτο είναι γνωστός ως συχνότητα (Hz). Τα οικιακά βύσματα μας παρέχουν εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα 60 Hz και 220 τάσης (V).

Πραγματικές εφαρμογές εναλλασσόμενου ρεύματος

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές εναλλασσόμενου ρεύματος. Μερικά από τα οποία παρατίθενται παρακάτω:

• Χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία μεταφορών.
• Χρησιμοποιείται στα σπίτια μας.
• Χρησιμοποιείται σε ηλεκτροκινητήρες, μετατρέποντας την ενέργεια από ηλεκτρική σε μηχανική.

Άμεσο ρεύμα

Ένα συνεχές ρεύμα ρέει σε ευθεία γραμμή, δηλαδή το ηλεκτρικό ρεύμα ταξιδεύει σε μία μόνο κατεύθυνση με σταθερή ποσότητα τάσης. Εφόσον η κατεύθυνση είναι σταθερή, τα φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια) μετακινούνται από την αρνητικά φορτισμένη περιοχή στη θετικά φορτισμένη περιοχή. Ανορθωτές, μπαταρίες, κυψέλες καυσίμου κ.λπ. βοηθούν στην παραγωγή συνεχούς ρεύματος. Οι ημιαγωγοί επιτρέπουν τη ροή συνεχών ρευμάτων μέσω αυτών. Οι ανορθωτές χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μετατροπή AC σε DC.

Πραγματικές Εφαρμογές Συνεχούς Ρεύματος

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές συνεχούς ρεύματος. Μερικά από τα οποία παρατίθενται παρακάτω:

• Είναι αρκετά χρήσιμο σε συσκευές κατανάλωσης χαμηλής τάσης.
• Χρησιμοποιείται στην επιμετάλλωση.
• Χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας.
• Η ενέργεια στις ηλιακές εγκαταστάσεις έχει τη μορφή συνεχούς ρεύματος.

Εναλλασσόμενο ρεύμα έναντι συνεχούς ρεύματος
Μερικά παραδείγματα εναλλασσόμενου ρεύματος έναντι συνεχούς ρεύματος μπορούν να διαφοροποιηθούν ως

	Εναλλασσόμενο ρεύμα	Συνεχές ρεύμα
Συντελεστής ισχύος	Βρίσκεται μεταξύ 0 και 1	Πάντα 1
Μετατροπή	Ο μετατροπέας χρησιμοποιείται για τη μετατροπή σε DC	Ο ανορθωτής χρησιμοποιείται για τη μετατροπή σε AC
Πηγή	Γεννήτρια AC	Γεννήτρια DC
Μέγεθος ρεύματος	Το μέγεθος του στιγμιαίου ρεύματος ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο.	Το μέγεθος παραμένει το ίδιο για όλη την περίοδο.
Συχνότητα	60 Hz	0

Σημειώσεις εναλλασσόμενου ρεύματος έναντι συνεχούς ρεύματος:

Το συνεχές ρεύμα χάνει τη δύναμή του καθώς αυξάνεται η απόσταση που διανύει. Έτσι, ένα εναλλασσόμενο ρεύμα είναι πιο αξιόπιστο στη χρήση για μεταδόσεις.
Το DC ασχολείται γενικά με εφαρμογές χαμηλής τάσης, ενώ το AC ασχολείται με εφαρμογές υψηλής τάσης. Τα DC περιορίζονται μόνο σε ωμικούς τύπους φορτίων, ενώ το AC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επαγωγικά και χωρητικά φορτία. Το αμπερόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του AC, ενώ το βολτόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση DC.

Κυματομορφή AC:

V(t) =Vpsin(2πft + Φ)

Κυματομορφή DC:

V(t) =Ρεύμα(I) * Αντίσταση(R)

V(t):τάση σε συνάρτηση με το χρόνο

Vp:πλάτος ημιτονοειδούς κύματος

f:  συχνότητα ημιτονοειδούς κύματος
Φ:φάση ημιτονοειδούς κύματος

Τάση:
Η ισχύς AC και DC μετριέται σε βολτ. Η τάση ωθεί το ρεύμα από την πηγή στον χρήστη και μετρά την τάση εντός της περιοχής των δύο φορτισμένων σημείων. Η τάση βασίζεται σε βατ και αμπέρ και είναι ίση με την ποσότητα ισχύος που απαιτείται για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ δύο σημείων. Ένα βολτ ισούται με έναν όγκο ισχύος ανά κουλόμπ ανά φόρτιση. Η τάση είναι μια πλατφόρμα που προσελκύει ή απωθεί την αρνητική ή θετική φόρτιση. Η ποσότητα ισχύος που απαιτείται για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ δύο σημείων διαιρούμενη με το μέγεθος φόρτισης είναι ίση με την τάση του ρεύματος.

Ισχύς:
Η τάση πολλαπλασιαζόμενη με το ρεύμα είναι ίση με την ισχύ. Κάποιος μπορεί να χρησιμοποιήσει watt για να μετρήσει την ισχύ τόσο του AC όσο και του DC, όπου 1 watt =1 joule/δευτερόλεπτο.

Αντίσταση:
Η ηλεκτρική αντίσταση μετρά την αντίσταση του ηλεκτρονικού εξαρτήματος και τη ροή των ηλεκτρονίων. Η ηλεκτρική αντίσταση μετριέται σε Ohms.

Αντίσταση:

Η ηλεκτρική αντίσταση είναι η συνολική αντίσταση ενός κυκλώματος ή μέρους ενός κυκλώματος που εισάγει ηλεκτρική ενέργεια.

Απλός μετασχηματιστής:

Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιείται για την αλλαγή της τάσης σε ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό κύκλωμα (AC). Η ικανότητα αυτής της συσκευής είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα της ισχύος AC έναντι του συνεχούς ρεύματος (DC). Ένας απλός μετασχηματιστής αποτελείται από διπλούς ηλεκτρομαγνήτες, στους οποίους υπάρχουν δύο σετ καλωδίων τυλιγμένα γύρω του για την είσοδο και την έξοδο της ισχύος. Ο ηλεκτρομαγνήτης μπορεί να έχει τη μορφή ευθύγραμμου μεταλλικού αντικειμένου, πετάλου αλόγου ή σχήματος ντόνατ.
Η τάση εξόδου είναι συνάρτηση της τάσης εισόδου και της τιμής της τάσης εισόδου. Ένας απλός μετατροπέας εναλλασσόμενου ρεύματος είναι βασικά ένας διπλός ηλεκτρικός μαγνήτης με δύο σετ καλωδίων συνδεδεμένα σε αυτόν για τον προσδιορισμό των τάσεων εισόδου και εξόδου. Η τάση εισόδου AC διέρχεται από το κύριο πηνίο, σχηματίζοντας έναν μαλακό μεταλλικό πυρήνα και ένα μαγνητικό πεδίο AC. Το μαλακό μέταλλο χρησιμοποιείται επειδή η κατεύθυνση του μαγνητισμού μπορεί να αλλάξει γρήγορα με την αλλαγή του τρέχοντος σχεδίου. Η μαγνητική δύναμη είναι η συνάρτηση του αριθμού των στροφών του κύριου πηνίου. αλλάζετε το μαγνητικό πεδίο περιστρέφοντας ένα δεύτερο πηνίο στον μαγνήτη, καθιστώντας την τάση εξόδου συνάρτηση του αριθμού των πηνίων.

Συμπέρασμα

Το AC είναι ένα αμφίδρομο ρεύμα υψηλού μεγέθους που μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς απώλεια ισχύος. Αντίθετα, το DC είναι ένα χαμηλό, μονοκατευθυντικό ρεύμα που δεν πρέπει να μεταφέρεται εξ αποστάσεως. Η παθητική παράμετρος στο AC είναι η σύνθετη αντίσταση, ενώ στο DC είναι η αντίσταση. Το φορτίο που συνδέεται με το AC είναι ισχυρό, ανθεκτικό ή εύκαμπτο τις περισσότερες φορές. Αντίθετα, το φορτίο που συνδέεται στο κύκλωμα DC είναι πάντα αντιφατικό. Η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να μεταφερθεί εύκολα και αποτελεσματικά σε σύγκριση με την ισχύ DC.