Yfirgripsmikil greining á beinni núverandi og til skiptisstraums
2024-07-04 7477

Beinn straumur og skiptisstraumur eru tveir grunnþættir nútíma raforkukerfa, hver með einstök einkenni og margs konar forrit.Sérstaklega þurfa rafmagnsverkfræðingar og tæknimenn að skilja þessi tvö spennuform og notkun þeirra.Í þessari grein munum við kanna í smáatriðum skilgreiningar, einkenni, tákn, mælingaraðferðir, rafmagnsútreikninga og hagnýt notkun beinnar straums og skiptisstraums á mismunandi sviðum.Að auki munum við kynna hvernig þessum spennuformum er beitt við umbreytingu og reglugerð um orku til að mæta ýmsum tæknilegum þörfum.Með því að greina þetta innihald að fullu munu lesendur geta skilið betur rekstrarreglur raforkukerfa og bætt getu þeirra til að starfa í hagnýtum forritum.

Vörulisti

Mynd 1: Skipt um núverandi vs. beinan straum

Hvað er DC spenna?

Beinn straumur (DC) vísar til einátta hreyfingar rafhleðslu.Ólíkt skiptisstraumi (AC), þar sem rafeindir breyta stefnu reglulega, heldur DC fastri stefnu rafeindaflæðis.Algengt dæmi um DC er rafefnafrumu, þar sem efnafræðileg viðbrögð framleiða stöðuga spennu sem gerir straumnum kleift að renna stöðugt í gegnum hringrás.DC getur farið í gegnum margs konar leiðandi efni, svo sem vír, hálfleiðara, einangrunarefni og jafnvel tómarúm.Til dæmis táknar geisli rafeinda eða jóna í tómarúmi DC.

Mynd 2: Vinnuregla DC spennu

Í fortíðinni var DC kallaður Galvanic straumur, nefndur eftir ítalska vísindamanninum Luigi Galvani.Skammstafanir AC og DC standa fyrir skiptisstraum og beinan straum, hver um sig.Til að umbreyta AC í DC þarf afriðara.Réttari samanstendur af annað hvort rafrænum íhluta, svo sem díóða, eða rafsegulþáttum, svo sem rofi, sem gerir straumnum kleift að flæða aðeins í eina átt.Hins vegar er hægt að nota inverter til að umbreyta DC í AC.

DC er mikið notað í nútímatækni.Það knýr ekki aðeins grunn rafhlöðuknúna tæki heldur einnig margs konar rafræn kerfi og mótor.Í ferlum eins og bræðslu áls er hægt að nota mikið magn af beinni straumi til að vinna úr efnisvinnslu.Að auki nota sum borgar járnbrautakerfi beina straum til að tryggja stöðuga og skilvirka notkun.Háspennu beinn straumur (HVDC) er hentugur til að senda mikið magn af krafti yfir langar vegalengdir eða tengja mismunandi AC rist.Mikil skilvirkni og lítið tap HVDC kerfa gerir þau tilvalin fyrir útbreidda, stóra aflmeðferð.

AC/DC háspennukerfi eru hönnuð til að takast á við háspennu til skiptisstraums og beinan straum.Þessi kerfi mynda og skila stöðugum, háspennu beinum straumi fyrir iðnaðarferla, vísindarannsóknir, rafræn prófun og raforkukerfi.Þessi aflgjafa tæki eru vandlega hönnuð til að veita nákvæma reglugerð og áreiðanleika til að uppfylla ýmsar faglegar og iðnaðarþörf.

Hvað er AC spenna?

Til skiptisstraums (AC) vísar til tegundar rafstraums sem styrkur og stefna breytist reglulega með tímanum.Meðan á einni heildar lotu stendur er meðalgildi AC núll en beinn straumur (DC) heldur stöðugri flæðisstefnu.Helsta einkenni AC er bylgjulögun þess, sem er venjulega sinusbylgja, sem tryggir skilvirka og stöðuga raforkuflutning.

Mynd 3: AC spennuvinnu meginregla

Sinusoidal AC er algengt í raforkukerfum um allan heim.Bæði íbúðarhúsnæði og iðnaðar raforkuheimildir nota almennt sinusoidal AC vegna þess að það lágmarkar orkutap meðan á flutningi stendur og er auðvelt að búa til og stjórna.Til viðbótar við sinusbylgjur, getur AC einnig verið í formi þríhyrningsbylgjna og ferningsbylgjna.Þessar aðrar bylgjuform eru gagnlegar í sérstökum forritum, svo sem merkisvinnslu í rafeindatækjum og sértækum verkefnum um breytingu á orku, þar sem ferningur eða þríhyrningsbylgjur geta verið skilvirkari en sinusbylgjur.

Hagsveiflu eðli AC gerir það tilvalið fyrir sendingu langferðar.Transformers geta auðveldlega stigið upp eða niður AC spennu og dregið úr orkutapi meðan á smit stendur.Aftur á móti krefst DC flóknari umbreytingar- og stjórnunarkerfi fyrir flutning á langri fjarlægð, þannig að það hentar betur til sérstakrar iðnaðarnotkunar og skammhækkunar.

AC tíðni er breytileg frá svæði til svæðis.Til dæmis nota Norður -Ameríka og sum lönd 60 Hertz (Hz) en flest önnur svæði nota 50 Hz.Þessi tíðni munur hefur áhrif á hönnun og notkun rafbúnaðar, svo vandlega er krafist við framleiðslu og notkun búnaðar á mismunandi svæðum.Á heildina litið er AC Power mikið notað á heimilum, fyrirtækjum og atvinnugreinum vegna þess að það er auðvelt að umbreyta, mikilli flutnings skilvirkni og fjölhæfni í ýmsum forritum.

Hver eru táknin fyrir DC og AC spennu?

Í rafmagnsverkfræði eru DC og AC spenna táknuð með sérstökum táknum.Unicode stafurinn U+2393, venjulega sýndur sem „⎓“, er oft notaður í DC forritum, sem táknar stöðuga stefnu DC straumsins.Á multimeter er DC spenna venjulega táknuð með höfuðborg „V“ með beinni línu fyrir ofan það (―V), sem gefur til kynna mælingarsvið fyrir DC spennu.

Í hringrásarmyndum samanstendur táknið fyrir DC spennu, svo sem rafhlöðu, af tveimur samsíða línum: traustri línu og strikaðri línu.Heildarlínan táknar jákvæða stöngina (+) og punktalínan táknar neikvæða stöngina (-).Þessi hönnun sýnir innsæi pólun DC spennugjafa og stefnu straumstreymis.Nánar tiltekið gefur lengri línan til þess að jákvæður stöngin, sem tengist meiri möguleika eða spennu, en styttri línan gefur til kynna neikvæða stöngina, sem tengist minni möguleika.Þetta tákn er almennt notað í rafrænu hringrásarhönnun, þó að það gæti verið lítil V ariat jónir byggðar á mismunandi stöðlum.

Mynd 4: DC spennatákn

Aftur á móti er AC spenna táknuð með höfuðborg „V“ með bylgjulínu fyrir ofan það.Þessi bylgjulína endurspeglar reglubundnar breytingar á AC straumi með tímanum.Ólíkt DC breytist stefna og spenna AC straums stöðugt og bylgjulínan miðlar í raun þetta einkenni.Í rafbúnaði og prófunartækjum hjálpar þetta AC spennatákn verkfræðinga og tæknimenn að greina fljótt og mæla AC spennu.

Mynd 5: AC spennatákn

Rétt auðkenning og notkun DC og AC spennutákna tryggja nákvæma hringrásarhönnun og örugga notkun rafbúnaðar.Hvort sem það er á hringrásarmyndum eða við gangsetningu og viðhald búnaðar, draga stöðluð tákn úr misskilningi og villum, bæta skilvirkni og öryggi.

Hvernig á að mæla DC og AC spennu með multimeter

Mæla DC spennu

Þegar þú mælir DC spennu með multimeter eru skrefin einföld.Við skulum taka að athuga rafhlöðu sem dæmi.

• Undirbúningur:Fjarlægðu rafhlöðuna úr tækinu og, ef þú mælir rafhlöðu bifreiðar, kveiktu á framljósunum í tvær mínútur og slökktu síðan til að koma á stöðugleika í rafhlöðunni.

• Tengdu prófanirnar:Tengdu svarta rannsakann í COM innstunguna og rauða rannsakann í innstunguna sem er merkt með DC spennu (eins og VΩ eða V–).

• Fáðu aðgang að rafgeymisstöðvunum:Settu svarta rannsaka á neikvæða (-) flugstöðina og rauða rannsaka á jákvæða (+) flugstöðina.

• Lestu gildi:Fylgstu með og skráðu spennuna sem birtist á multimeter.Þetta gildi gefur til kynna hleðslustig rafhlöðunnar.

• Aftengdu:Fjarlægðu rauða rannsakann fyrst, síðan svarta rannsakann.

Mynd 6: Mæla DC spennu

Mæla AC spennu

Að mæla AC spennu krefst aðeins annarrar nálgunar.Svona::

• Settu upp multimeter þinn:Snúðu skífunni að AC spennustöðu (venjulega merkt ṽ eða mṽ), og ef spenna er óþekkt, stilltu sviðið á hæstu spennustillingu.

• Tengdu leiðir:Tengdu svarta forystu í com tjakkinn og rauða forystu í VΩ Jack.

• Snertu hringrásina:Snertu svarta blýið að einum hluta hringrásarinnar og rauða leiða til annars.Athugið að AC spenna hefur enga pólun.

• Varúðarráðstafanir:Haltu fingrunum frá ábendingum um vírinn og forðastu að láta ráðin snerta hvort annað til að koma í veg fyrir raflost.

• Lestu gildi:Fylgstu með mælingunni á skjánum, og þegar þú ert búinn skaltu fjarlægja rauða blýið fyrst, síðan svarta blýið.

Mynd 7: Mæla AC spennu

Pro ráð

Fyrir DC spennu, ef lesturinn er neikvæður, skiptu á rannsakana til að fá jákvæða lestur.Gildið verður það sama.Vertu varkár þegar þú notar hliðstæður multimeter;Að snúa við prófunum getur skemmt tækið.Eftir þessum aðferðum tryggir nákvæmar spennumælingar og örugga notkun rafbúnaðar.

Hvernig reiknar þú DC afl og AC kraft?

Mynd 8: Hvernig á að reikna út DC afl og AC afl

Útreikningur DC afl

Til að reikna út afl í DC hringrás geturðu notað lög Ohm.Hér er hvernig:

Ákvarða spennu

Notaðu formúluna V = i * R.

Dæmi: Ef straumurinn (i) er 0,5 A (eða 500 mA) og viðnám (R) er 100 Ω, þá:

V = 0,5 a * 100 Ω = 50 V

Reiknið afl

Notaðu formúluna p = v * i.

Dæmi: Þegar V = 50 V og i = 0,5 A:

P = 50 V * 0,5 a = 25 W

Umbreyta spennueiningum

Til að umbreyta í Kilovolts (KV): Skiptu um 1.000.

Dæmi: 17.250 VDC / 1.000 = 17,25 KVDC

Til að umbreyta í millivolts (MV): Margfaldaðu með 1.000.

Dæmi: 0,03215 VDC * 1.000 = 32,15 VDC

Reikna AC afl

Útreikningar á raforku eru flóknari vegna reglubundins eðlis spennu og straums.Hér er ítarleg handbók:

Að skilja tafarlaus gildi

Í AC hringrás er spenna og straumur reglulega breytilegur.Augnablik Power (P) er afurð tafarlausrar spennu (V) og tafarlaus straumur (i).

Meðalaflsútreikningur

Meðalkraftur yfir einni lotu er notaður.Þetta er reiknað með því að nota RMS (rótarmeðaltal) gildi spennu og straums.

Flókinn kraftur (s)

Tjáð sem s = v * i *.V og ég eru RMS gildi spennu og straums, hver um sig.Ég* er flókið samtenging straumsins.

Rafmagn í AC hringrásum

Virkur kraftur (P): Kraftur sem virkar í raun.

P = | S |cos φ = | i |^2 * r = | V |^2 / | z |^2 * r

Viðbragðsafl (Q): Kraftur geymdur og sleppt með viðbragðs þáttum.

Q = | S |sin φ = | i |^2 * x = | v |^2 / | z |^2 * x

Augljós kraftur (s): Samsetning virks og viðbragðsafls.

| S |= √ (p^2 + q^2)

AC dæmi

Reiknið RMS spennu og straum

Gerum ráð fyrir VRM = 120 V og IRMS = 5 A í AC hringrás.

Ákvarða augljósan kraft

S = vrms * irms = 120 V * 5 a = 600 Va

Reiknið virka og viðbragðsafl

Ef fasahornið (φ) er 30 °:

Virkur kraftur: P = S cos φ = 600 Va * cos (30 °) = 600 Va * 0,866 = 519,6 W

Viðbragðsafl: Q = S sin φ = 600 Va * sin (30 °) = 600 Va * 0,5 = 300 var

Með því að brjóta niður hvert skref og fylgja þessum ítarlegu leiðbeiningum geturðu reiknað nákvæmlega út DC og AC afl og tryggt að rafmælingar séu gerðar á réttan og á öruggan hátt.

Hvernig á að auka DC spennu?

Í beinni straumi (DC) rafkerfum eru háspennu DC-DC breytir eins og Boost breytir oft notaðir til að auka spennu.Uppörvandi breytir er tegund DC-DC kraftbreytir sem geymir og losar orku með því að loka og opna rofa til að auka inntaksspennuna í hærra stig.Þessi tegund breytir er mikið notuð þegar þörf er á stöðugri og skilvirkri spennubreytingu í hærra stig.

Mynd 9: Uppörvun breytir

Rekstur uppörvunarbreytir felur í sér tvö meginþrep:

Skiptu um lokun: Þegar rofanum er lokað er inntaksspenna beitt á spólann.Þetta veldur því að segulsviðið innan spólans safnast upp orku.

Skipta opnun: Þegar rofinn er opinn losnar orkan sem geymd er í spólanum að framleiðslunni, sem leiðir til framleiðsluspennu hærri en innspennu.

Uppörvun breytir inniheldur venjulega að minnsta kosti tvo hálfleiðara rofa (svo sem díóða og smára) og orkugeymsluþátt (svo sem spólar eða þétti).Þessi hönnun tryggir skilvirka orkubreytingu og spennuaukningu.

Hægt er að nota uppörvunarbreytir einn eða í Cascade til að auka framleiðsla spennu enn frekar.Þessi aðferð uppfyllir sérstakar háspennuþörf í forritum eins og iðnaðarbúnaði og rafknúnum ökutækjum, sem gerir uppörvunarbreytirinn að lykilþátt í umbreytingu DC spennu.Til að lágmarka sveiflur í framleiðsluspennu og hávaða eru síur notaðar í Boost breytum.Þessar síur samanstanda af þéttum eða samblandi af inductors og þéttum.Þeir slétta framleiðsluspennuna og draga úr truflunum vegna spennubreytinga, tryggja stöðugleika og bæta afköst kerfisins.Þegar þú notar Boost breytir skaltu vera meðvitaður um að aukning spenna dregur yfirleitt úr straumi til að viðhalda stöðugum krafti, vegna orkulaga.Að skilja þetta getur hjálpað í réttri hönnun og notkun uppörvunarbreyta.

Í skiptisstraumi (AC) rafkerfum eru spennir notaðir til að stíga upp eða stíga niður spennu.Transformers virka með því að örva spennu í efri vinda í gegnum breytilegt segulsvið sem myndast af AC straumnum.En þar sem DC straumurinn er stöðugur og skapar ekki breytilegt segulsvið, geta spennir ekki framkallað spennu í DC kerfi.Þess vegna, í DC raforkukerfi, er uppörvandi breytir til að auka spennuna, meðan peningbreytir er notaður til að stíga niður spennuna.

Hvernig á að draga úr DC spennu?

Í beinni straumi (DC) rafkerfum er minnkandi spennu gerð á annan hátt en í skiptisstraumskerfi (AC) vegna þess að ekki er hægt að nota spennir til að breyta DC spennu.Í staðinn eru almennt notaðar aðferðir eins og „viðnám-byggð röð spennu“ og „spennuskiptarásir“.Hér að neðan smáatriði í báðum aðferðum sem nota 12 volta rafhlöðu sem DC aflgjafa og 6 volta, 6-watt halógenlampa sem dæmi.

Notkun röð spennu-minnkandi viðnám

Mynd 10: raflögn skýringarmyndar af raðspennu viðnám

Röðunarspenna-minnkun viðnám er einföld og oft notuð aðferð til að draga úr spennu með því að tengja viðnám viðeigandi gildi í röð við hringrásina.Þessi viðnám er í röð með álaginu og deilir hluta spennunnar þannig að álagið fær nauðsynlega lægri spennu.Hér eru sérstök skref:

Ákveðið heildarstrauminn: Byggt á krafti og spennu álagsins, reiknaðu heildarstrauminn.Til dæmis, fyrir 6V, 6W halógen lampa, er straumurinn i = p/v = 6W/6V = 1A

Reiknið röð mótstöðu: Til að draga úr 12 V í 6 V þarf viðnám í röð að bera 6V spennufall.Samkvæmt lögum Ohm r = v/i, nauðsynleg viðnám r = 6v/1a = 6Ω

Veldu viðeigandi viðnámsstyrk ： Krafturinn sem viðnámið þarf að standast p = v × i = 6v × 1a = 6W, svo veldu viðnám með metnum krafti að minnsta kosti 6 W.

Eftir að hafa tengt þennan 6Ω viðnám í röð við álagið er straumurinn í hringrásinni enn 1A, en viðnám mun deila 6 V spennunni þannig að álagið fær 6 volt vinnuspennu.Þrátt fyrir að þessi aðferð sé einföld er hún ekki dugleg vegna þess að viðnámið eyðir krafti.Það er hentugur fyrir einfaldar hringrásir með litla aflþörf.

Spennuskilrunarrás

Spennuskilrunarrás er sveigjanlegri aðferð til að draga úr spennu, með því að nota tvö viðnám til að mynda spennuskil og ná tilætluðum spennudreifingu.

Veldu viðnámsgildin: Veldu tvö fast gildi viðnám (R1 og R2) til að búa til spennuskil.Til að draga úr 12V í 6V skaltu velja R1 = R2, þannig að hver viðnám deilir helmingi spennunnar.

Tengdu hringrásina: Tengdu tvö viðnám í röð.Notaðu 12V framboðið yfir alla seríuna og taktu spennuna frá miðjum hnút sem framleiðsla spennu.Til dæmis, ef R1 og R2 eru báðir 6Ω, mun miðja hnúturinn hafa 6V.

Tengdu álagið: Festu álagið við miðju hnút spennuskilrunarrásarinnar og malins.Framleiðsla spennuskipta hringrásarinnar er inntaksspenna álagsins.

Mynd 11: Spennuskilrunarrás

Þessi aðferð gerir kleift aðlögun á sveigjanlegri spennu með hönnun spennuskipta hringrásarinnar og hentar fyrir ýmis forrit.Gakktu úr skugga um að áhrif álagsins á viðnám séu talin viðhalda stöðugri framleiðsluspennu.

Hvernig á að draga úr orkunotkun loft hárnæringu?

Hátt loftkælingarreikningur getur verið áhyggjufullur, en það eru árangursríkar leiðir til að draga úr orkunotkun loftkælingar.Þessi ráð munu ekki aðeins spara þér peninga í raforkureikningnum þínum heldur munu einnig lengja líftíma loft hárnæring þinn og bæta skilvirkni hans.Hér eru nokkrar hagnýtar tillögur.

Mynd 12: Ábendingar til að draga úr orkunotkun loftkælingar

Slökktu á loft hárnæringunni þegar þú ert ekki í notkun

Slökktu alltaf á loft hárnæringunni þegar þú þarft ekki á því að halda.Þetta einfalda skref getur sparað mikið rafmagn.Jafnvel í biðstöðu nota loft hárnæring nokkurn kraft, svo að slökkva á því hjálpar fullkomlega við að forðast óþarfa orkunotkun.

Hafðu loftkælinguna þína við kjörið hitastig

Stilltu loft hárnæringuna á þægilegt og orkunýtið hitastigssvið, svo sem 78-82 ° F (26-28 ° C) á sumrin.Lægri hitastigsstillingar auka vinnuálag loft hárnæring og orkunotkun.

Haltu reglulega við loftkælingu

Reglulegt viðhald er lykillinn að því að tryggja að loft hárnæringin gangi á skilvirkan hátt.Hreinsaðu síur, athugaðu eimsvalinn og uppgufunarbúnaðinn og áfylltu kælimiðilinn eftir þörfum.Þessi skref geta bætt afköst loft hárnæring þinn og dregið úr orkunotkun.

Skiptu um gamlar eða gallaðar einingar

Ef þú tekur eftir því að orkunotkun þín hefur aukist verulega þrátt fyrir reglulegt viðhald gæti verið kominn tími til að skipta um loftkælingu.Nýrri líkön eru oft með hærra orkunýtnihlutfall (EER), sem getur dregið verulega úr orkunotkun.

Selja eða uppfæra gamla loftkælinguna þína

Hugleiddu að selja eða skipta um gamla loft hárnæringuna þína með nýju orkunýtni líkan.Nútímaleg loftkæling notar skilvirkari háþróaða tækni sem getur dregið úr raforkureikningum þínum.

Notaðu hjálpar kælibúnað

Að keyra loftviftu við hliðina á loft hárnæringunni getur bætt loftrásina og kælt herbergið hraðar.Þetta gerir loft hárnæringunni kleift að keyra í styttri tíma og draga þannig úr orkunotkun.

Veldu IoT tæki

Internet of Things (IoT) tæki geta hjálpað þér að stjórna á greindan hátt rofa- og hitastigsstillingar loft hárnæringsins.Þessi tæki kveikja eða slökkva sjálfkrafa á loftkælingunni eftir þörfum þínum og koma í veg fyrir orkuúrgang.Einnig er hægt að stjórna þeim lítillega í gegnum snjallsímaforrit.

Lokaðu hurðum og gluggum

Þegar loft hárnæringin er á, ætti að loka hurðum og gluggum til að koma í veg fyrir að kalt loft sleppi, haltu hitastigi innanhúss stöðugu, dregur úr álagi loft hárnæring og dregur úr orkunotkun.

Hreinsaðu loftkælingasíuna reglulega

Hreinlæti loft hárnæring síu hefur mikil áhrif á skilvirkni loftkælisins.Að þrífa eða skipta um síuna reglulega getur tryggt góða loftræstingu, dregið úr álagi þjöppunnar og dregið úr orkunotkun.

Forðastu beint sólarljós

Gakktu úr skugga um að loft hárnæringarþjöppan sé sett á köldum stað.Beint sólarljós getur ofhitnað þjöppuna, dregið úr skilvirkni þjöppu og aukið orkunotkun.Settu sólskyggni fyrir ofan úti eininguna eða settu hana á köldum stað.

Með þessum aðferðum geturðu í raun dregið úr orkunotkun loft hárnæringsins, sparað mánaðarlega raforkureikninga og aukið skilvirkni og þjónustulífi loftkælisins.Þessar ráðstafanir eru ekki aðeins orkusparandi heldur einnig umhverfisvænar.

Kostir og gallar beinnar straums

Mynd 13: Einkenni beinnar straums

Kostir beinnar straums

Beinn straumur (DC) býður upp á verulegan skilvirkni.Ólíkt skiptisstraumi (AC) forðast DC -kerfi orkutap vegna viðbragðsafls, húðáhrifa og spennu og eru því yfirleitt skilvirkari.Þessi skilvirkni er sérstaklega gagnleg í forritum sem krefjast skilvirkrar orkuflutnings.DC er staðall fyrir geymslu rafhlöðunnar, tilvalinn fyrir endurnýjanlega orkugjafa eins og sól og vindorku.Sólarplötur og vindmyllur búa til DC afl, sem er geymd í rafhlöðum og síðan breytt í AC með því að nota inverters til íbúðar eða iðnaðar.

DC aflgjafa veitir stöðugan, stöðugan spennu eða straum sem hentar fyrir viðkvæm rafeindatæki.Þessi stöðugleiki lágmarkar spennusveiflur og rafmagns hávaða, sem gerir DC ómissandi á háum krafti krefjandi sviðum eins og læknis- og samskiptabúnaði.DC skar sig fram úr stjórn og reglugerð.Það gerir kleift að ná nákvæmri stillingu spennu og straumstigs, sem gerir það hentugt fyrir forrit sem krefjast nákvæmrar stjórnunar, svo sem rafknúinna ökutækja, rafmótora og sjálfvirkni iðnaðar.

DC er einnig öruggara, með minni hættu á raflosti en AC.Með réttri einangrun og jarðtengingu geta DC-kerfi veitt meira öryggi í lágspennustarfsemi og hentar innlendu og iðnaðarumhverfi.

Ókostir DC

Hins vegar hefur DC einnig sína ókosti.Að senda DC yfir langar vegalengdir er óhagkvæmt.Þó að háspennu DC (HVDC) tækni geti dregið úr þessu vandamáli, getur AC auðveldlega stillt spennu sína í gegnum spennir, sem gerir það skilvirkara yfir langar vegalengdir.Að byggja upp DC dreifingarinnviði er dýrt og flókið.DC -kerfi þurfa rafræna breytir, inverters og annan sérhæfðan búnað, sem eykur upphaflega fjárfestingu og viðhaldskostnað.

DC aflgjafi er takmarkaður.Ólíkt AC Power, sem er aðgengileg frá veitanetinu, þarf DC Power ákveðna uppsetningu, svo sem rafhlöður, sólarplötur eða rafala.Þessi takmörkun hefur takmarkað víðtæka upptöku DC á sumum svæðum.Samhæfni við núverandi búnað er annað mál.Flestir rafbúnaður og tæki eru hönnuð fyrir AC afl.Að umbreyta þessum tækjum í DC afl þarfnast viðbótar viðskiptabúnaðar eða breytinga, bæta flækjustig og kostnað.

Viðhald DC kerfa er meira krefjandi.Flóknir rafeindir íhlutir eins og inverters og breytir geta þurft tíðara viðhald og flókna bilanaleit.Þetta getur aukið rekstrarkostnað og tíma fjárfestingu kerfisins.

Kostir og gallar skiptisstraums

Lykilatriði fyrir skiptisstraum (AC) er að spenna þess eða straumur breytist reglulega með tímanum, venjulega myndar sinusbylgju.Ólíkt beinum straumi (DC), hafa AC hringrásir ekki fastir jákvæðir og neikvæðir staurar vegna þess að stefna straumsins er stöðugt að breytast.AC er venjulega framleitt af rafala með rafsegulörvun.Að auki er auðvelt að auka AC framboðsspennuna upp eða niður með spennum, sem auðveldar skilvirka raforkuflutning og dreifingu.

Mynd 14: Einkenni skiptisstraums

Kostir AC hringrásar

AC hringrásir hafa nokkra kosti.Einn helsti kosturinn er notkun spenni, sem einfaldar spennu reglugerð.Rafalar geta framleitt háspennu AC og síðan stígað það upp fyrir flutning á langri fjarlægð, sem bætir skilvirkni og dregur úr tapi.Háspennur lágmarkar smittap.

Annar kostur er að auðvelt er að breyta AC í DC með því að nota afriðara, sem gerir AC kleift að knýja margs konar DC álag.AC ræður við einn fasa og þriggja fasa álag, sem gerir það hentugt fyrir iðnaðar og innlenda notkun.Víðtæk notkun AC búnaðar hefur dregið úr kostnaði og gert AC búnað tiltölulega ódýran, samningur og stílhrein og stuðlar þar með á heimsvísu upptöku AC kerfa.

Ókostir AC hringrásar

Þrátt fyrir marga kosti AC eru nokkrir gallar.AC er ekki hentugur fyrir hleðslurásir rafhlöðu vegna þess að rafhlöður þurfa stöðuga DC spennu.Það er heldur ekki hentugt til rafhúðunar og rafmagns grips vegna þess að þessar atvinnugreinar þurfa stöðuga straumstefnu og spennu.

Mikilvægt vandamál með AC er húðáhrif, þar sem AC straumurinn hefur tilhneigingu til að renna á yfirborð leiðarans, auka árangursríka viðnám og draga úr skilvirkni núverandi flutnings.Í AC hringrásum eru gildi inductors og þétta mismunandi eftir tíðni og flækir hönnun hringrásar.AC búnaður hefur einnig tilhneigingu til að hafa styttri þjónustulíf vegna titrings, hávaða og harmonískra áhrifa.Að auki eru spennudropar í AC hringrásum mikilvægari, sem leiðir til lélegrar spennu reglugerðar.Hönnunarsjónarmið verða að gera grein fyrir tíðniháð hegðun viðnáms, inductors og þétta, sem bætir flækjuna.

Forrit DC

Mynd 15: Notkun beinnar straums

Rafeindatækni: Beinn straumur (DC) er notaður í mörgum rafeindatækjum eins og tölvum, snjallsímum, sjónvörpum og útvörpum.Samþættar hringrásir og stafrænir íhlutir í þessum tækjum þurfa stöðugt framboð af DC afl til að virka rétt.Þessi stöðugur spenna og straumur tryggja áreiðanleika og afköst tækjanna.Að auki treysta mörg heimilistæki, þar á meðal rafmagns aðdáendur, hljóðkerfi og sjálfvirkni heima, á DC Power til að starfa.

Að knýja lítil tæki: Mörg flytjanleg tæki eru knúin af rafhlöðum, sem veita DC afl.Sem dæmi má nefna vasaljós, fjarstýringar og flytjanlegar tónlistarspilarar.Rafhlöður veita stöðugt framboð af krafti, sem gerir kleift að nota þessi tæki hvar sem er án þess að þurfa rafmagnsinnstungu.Þessi þægindi tryggir að tækin geta starfað áreiðanlega jafnvel án rafmagnsinnstungu.

Rafknúin ökutæki: Rafknúin ökutæki (EVs) treysta mikið á DC afl.Rafhlöður í EVS geyma DC Power, sem síðan er breytt í driforku með rafmótornum.Hleðslukerfið um borð breytir raforku frá hleðslustöðinni í DC afl til að hlaða rafhlöðuna.Þetta skilvirkt og stjórnanlegt DC raforkukerfi bætir afköst og svið EVs.

Endurnýjanleg orkukerfi: DC kraftur er notaður í endurnýjanlegum orkukerfum.Sólar ljósmynda (PV) spjöld og vindmyllur búa til beinan straum (DC), sem er breytt í skiptisstraum (AC) með inverters fyrir samþættingu ristanna eða utan netkerfa.Þetta bætir skilvirkni orkubreytinga og styður þróun hreinnar orku.Sem dæmi má nefna að sólkerfi heima fyrir heima er DC breytt af inverters til að veita áreiðanlegan heimakraft.

Fjarskipti: Fjarskiptanet nota DC til að tryggja öryggisafrit af mikilvægum innviðum.Frumur, gagnaver og samskiptabúnaður eru oft tengdir DC kerfum til að viðhalda orku meðan á rafmagnsleysi stendur.Rafhlöður í þessum kerfum geyma DC Power, veita stöðugan kraft í neyðartilvikum og tryggja áframhaldandi notkun netsins.

Samgöngur: DC er almennt notað í raflestum, sporvögnum og neðanjarðarlestarkerfi.DC dráttarkerfi veita skilvirka og stjórnandi hröðun með DC mótorum, sem gerir þau tilvalin fyrir flutninga á járnbrautum.Þetta forrit bætir orkunýtni flutninga en dregur úr rekstrarkostnaði og umhverfisáhrifum.

Rafforrit: Í iðnaðar rafhúðun er DC notað til að setja málmhúðun á undirlag.Með því að stjórna spennunni og straumnum er hægt að stilla nákvæmlega málmútfellingarhraða nákvæmlega til að ná hágæða rafhúðandi niðurstöðum.Tæknin er mikið notuð í framleiðsluiðnaðinum, sérstaklega í bifreiða-, rafeinda- og skreytingariðnaði.

Suðu: DC er notað við suðu til að búa til rafmagns losun milli suðu rafskautsins og vinnustykkisins.Hitinn frá útskriftinni bráðnar málminn og skapar samruna málma.Þessi suðuaðferð er algeng í byggingar-, framleiðslu- og viðgerðariðnaði og veitir sterka, varanlega tengingu.

Rannsóknir og prófanir: Rannsóknarstofur nota DC kraft til rannsókna, prófa og kvörðunar.Tilraunabúnaður krefst stöðugs, nákvæmrar aflgjafa og DC getur uppfyllt þessar þarfir.Til dæmis, með því að nota DC til að prófa rafræna íhluti, tryggir nákvæmni og áreiðanleika tilrauna niðurstaðna.

Læknisfræðilegar umsóknir: DC er notað í lækningatæki eins og gangráð, hjartastuðtæki, rafskautatæki og nokkur greiningarbúnaður.Þessi tæki treysta á DC fyrir nákvæma og stjórnaða notkun og tryggja að sjúklingar fái áreiðanlega og örugga meðferð.Notkun DC í lækningatækjum getur ekki aðeins bætt meðferðarárangur heldur einnig aukið stöðugleika og líftíma búnaðarins.

Með því að skilja þessi forrit geta notendur skilið fjölhæfni og mikilvægi DC á ýmsum sviðum og tryggt árangursríka og áreiðanlega afköst í hverju tilfelli.

Forrit AC

Mynd 16: Umsóknir AC

Samgöngur og iðnaðaraflsframleiðsla: Til skiptisstraums (AC) er nauðsynleg í nútíma raforkukerfum, sérstaklega fyrir flutninga og iðnaðaraflsframleiðslu.Næstum hvert heimili og viðskipti treysta á AC vegna daglegra kraftaþarfa þeirra.Aftur á móti hefur beinn straumur (DC) takmarkaðara úrval af forritum vegna þess að hann hefur tilhneigingu til að hitna upp við sendingu yfir langar vegalengdir, sem eykur eldhættu og kostnað.Að auki er erfitt fyrir DC að umbreyta háspennu og lágum straumi í lágspennu og háan straum, meðan AC getur auðveldlega gert þetta með spennum.

Heimilistæki: AC Powers rafmótorar, sem umbreyta raforku í vélræna orku.Heimbúnað eins og ísskápar, uppþvottavélar, sorpeyðingar og ofnar treysta allir á AC til að starfa.Mótorarnir í þessum tækjum nota AC til að framkvæma ýmsar vélrænar aðgerðir.AC er ákjósanlegur aflgjafa fyrir heimilisbúnað vegna áreiðanleika þess og þæginda.

Rafhlöðuknúin tæki: Þrátt fyrir að AC sé ráðandi er DC hentugur fyrir rafhlöðuknúin tæki.Þessi tæki eru venjulega hlaðin í gegnum millistykki sem breytir AC í DC, svo sem AC/DC millistykki sem tengir við vegginnstungu eða USB tengingu.Sem dæmi má nefna vasaljós, farsíma, nútíma sjónvörp (með AC/DC millistykki) og rafknúnum ökutækjum.Þrátt fyrir að þessi tæki gangi á DC afl er aflgjafinn venjulega AC, þar sem umbreytingin er meðhöndluð af millistykki.

Dreifingarkerfi: AC hefur verulegan kosti í dreifikerfinu.Með spennum er auðvelt að breyta AC í mismunandi spennu til að mæta ýmsum aflþörfum.Transformers gera það erfitt að ná sömu aðgerðum í DC kerfum, þannig að AC er sveigjanlegri og skilvirkari í afldreifingu.Háspennusending getur í raun dregið úr orkutapi, sem er sérstaklega mikilvægt fyrir flutning til langs vegalengdar.Miðað við að aflgjafa spennuna sé 250 volt, er straumurinn 4 amper, snúruþolið er 1 ohm, og gírkassinn er 1000 vött, samkvæmt formúlunni \ (p = i^2 \ sinnum r \)er 16 vött, sem sýnir kostinn við háspennu smit við að draga úr tapi.

Mynd 17: AC afldreifikerfi

Mismunur á AC og DC spennu

Raforku er í tveimur meginformum: skiptisstraumur (AC) og beinn straumur (DC).Báðir eru mikið notaðir í rafmagnstækjum, en þau eru mjög frábrugðin notkun þeirra, merkjamynstri og öðrum þáttum.Eftirfarandi upplýsingar um aðalmuninn á AC og DC.

Mynd 18: AC spenna vs. DC spennu

Skilgreining og merkjamynstur

AC spenna rekur sveifluflæði straumsins milli tveggja punkta, með stefnu straumsins breytist reglulega.Aftur á móti framleiðir DC spenna einátta straumur milli tveggja punkta, með stefnu núverandi stöðugra.AC spenna og straumur er breytilegur með tímanum og myndar venjulega sinusbylgju, fermetra bylgju, trapisu bylgju eða þríhyrningslaga bylgju.DC getur verið púlsandi eða hreint, með stöðugri stefnu og amplitude.

Tíðni og skilvirkni

AC tíðni er mismunandi eftir svæðum, þar sem 60 Hz er algengt í Norður -Ameríku og 50 Hz í Evrópu og öðrum svæðum.DC hefur enga tíðni, í raun er tíðni þess núll.AC skilvirkni er á bilinu 0 til 1, en DC skilvirkni er stöðug við 0. Þetta gerir AC mögulega skilvirkari en DC í sumum forritum, sérstaklega fyrir flutning á langri fjarlægð.

Núverandi stefna og sveiflur

AC straumstefna breytist stöðugt og veldur því að spennu þess og straumgildi sveiflast með tímanum.DC straumstefna er áfram stöðug og spenna og straumgildi eru stöðug.Þetta gerir AC hentugt fyrir kraftmikið álag en DC hentar betur fyrir stöðugar aflgjafa.

Orkugjafir og umbreyting

AC er venjulega framleitt af rafala og auðvelt er að breyta þeim í mismunandi spennu með spennum, sem auðvelda skilvirka raforkuflutning.DC kemur venjulega frá rafhlöðum eða geymslu rafhlöðum.Að umbreyta DC í AC þarfnast snúnings meðan umbreyting AC í DC þarfnast afriðara.

Aðlögunarhæfni og hleðslutegundir

AC ræður við margs konar álag, þar með talið þéttni, inductance og viðnám.DC er fyrst og fremst hentugur fyrir viðnámsálag.Þessi fjölhæfni gerir AC mikið notað í heimilum og iðnaðarbúnaði, svo sem uppþvottavélum, ísskápum og brauðristum.DC er algengt í flytjanlegum tækjum og rafeindatækni, svo sem farsímum, LCD sjónvörpum og rafknúnum ökutækjum.

Öryggi og forrit

Bæði AC og DC eru í eðli sínu hættuleg, en DC er yfirleitt hættulegri vegna stöðugrar straumstefnu og hærri straumþéttleika.AC er fyrst og fremst notað í háum krafti heimilum og iðnaðarbúnaði en DC er ríkjandi í rafknúnum færanlegum tækjum og rafeindatækni.

Orkusending og tap

Hægt er að senda AC á skilvirkan hátt yfir háspennu beina straumstraumskerfi (HVDC) og lágmarka tap yfir langar vegalengdir.Þrátt fyrir að einnig sé hægt að senda DC yfir HVDC kerfum er notkun þess í raforkuflutningi sjaldgæfari.HVDC kerfi eru mjög háþróuð og sérstaklega vel hentug fyrir forrit þar sem minnka þarf spennutap.

Sópategundir og greining

Tíðnigreining á AC er notuð til að reikna lítil merki spennusvörun hringrásar.DC Sweep aðgerðin reiknar út rekstrarpunkt tiltekins aflgjafa yfir svið spennugilda, venjulega í fyrirfram skilgreindum þrepum.DC Sweep aðgerðin er samhæfð hvaða aflgjafa sem er með breytilegum DC íhluta, er með getraunatíðni á bilinu 100 millisekúndur í 10.000 sekúndur og getur starfað með annað hvort rampi eða þríhyrningslaga bylgjulögun.

Mynd 19: Mismunur á AC og DC

Hvernig á að umbreyta AC spennu í DC spennu

Að umbreyta skiptisstraumi (AC) í beina straum (DC) er nauðsynlegur í rafeindatækni.Þetta ferli notar margvíslegar aðferðir og tæki, hvert með sérstök einkenni og forrit.Hér eru þrjár algengar leiðir til að umbreyta AC spennu í DC spennu: Réttur, snúningsbreytir og skiptisstillingar (SMPS).

Mynd 20: AC til DC aflgjafa hringrásarmynd

RECTIFIERS

Réttur umbreyta AC í DC í röð skrefa:

• Spennu minnkun: Háspennu AC er skilvirkari til að senda, en spenna verður að draga úr til öruggrar notkunar.Stíflandi spenni notar snúningshlutfall milli aðal- og aukaspólanna til að draga úr spennunni.Aðalspólan hefur fleiri beygjur og umbreytir háspennunni í lægri, nothæfan spennu.

• AC til DC umbreyting: Eftir að spennunni hefur verið minnkað er afriðari notaður til að umbreyta AC í DC.Réttur með fullri brú með fjórum díóða er algengur.Þessar díóða skiptast á milli jákvæðra og neikvæðra hálfhringja AC til að framleiða pulsating DC.Tveir díóða framkvæma meðan á jákvæðu hálfhringnum stendur og hinir tveir framkvæma meðan á neikvæðu hálfhringnum stóð og ná fullri bylgjuleiðréttingu.

• Bætt DC bylgjuform: Upphafleg leiðrétt DC bylgjulögun hefur pulsations og sveiflur.Þéttar slétta bylgjulögunina með því að geyma orku þegar inntaksspennan hækkar og losar það þegar spenna lækkar, sem leiðir til sléttari DC framleiðsla.

• Stöðugt DC spennu: Spennustýringarstofan Integrated Circuit (IC) stöðugar DC spennuna í stöðugu gildi.ICS eins og 7805 og 7809 stjórna framleiðslunni í 5V og 9V, hver um sig, sem veitir stöðugt aflgjafa.

Rotary breytir

Rotary breytir er vélrænt tæki sem breytir AC afl í DC afl með hreyfiorku og rafsegulvökva.

• Uppbygging og virkni: Það samanstendur af snúningi armature og örvunarspólu.AC -krafturinn er lagfærður með commutator sem er samþættur í snúnings vinda til að framleiða DC afl.

• Aðgerð: Orkuspólan snýst, spennandi fastur reitinn sem vindur og framleiðir stöðugan DC kraft.Það er einnig hægt að nota það sem AC rafall vegna AC rennihringanna.

Skipta um aflgjafa (SMP)

Skiptaafl (SMPS) er mjög duglegur rafeind sem breytir AC afl í DC afl.

• Leiðrétting og síun: AC afl er fyrst breytt í pulsating DC afl með afriðara og síðan sléttað með síu.

• Hátíðni umbreyting: Sléttur DC afl er unninn með hátíðni skiptiþáttum (svo sem MOSFET) og breytt í hátíðni AC afl.Púlsbreidd mótun (PWM) stjórnar framleiðsluspennu og straumi.

• Umbreyting og leiðrétting: Hátíðni AC afl er stjórnað af spennum og síðan breytt aftur í DC afl með afriðara.

• Útgangs síun: Að lokum fer DC aflið í gegnum framleiðsla síu til að slétta bylgjulögunina enn frekar og veita stöðugt DC aflgjafa.

SMP eru almennt notaðir í tölvuafl, sjónvörp og rafhlöðuhleðslutæki vegna skilvirkni þeirra og sveigjanleika.Með því að fylgja þessum aðferðum geturðu á áhrifaríkan hátt umbreytt AC spennu í DC spennu og tryggt áreiðanlegt aflgjafa fyrir margs konar rafeindatæki.

Niðurstaða

DC og AC hafa hvor um sig einstaka kosti og umsóknarsvið.DC er mikið notað í rafeindatækjum, rafknúnum ökutækjum og endurnýjanlegum orkukerfum vegna stöðugleika þess og skilvirkrar orkuflutnings;Þó að AC sé algengari hjá heimilum, atvinnugreinum og langvinnu flutningi vegna auðveldrar spennubreytinga og skilvirkrar smits.Hvað varðar mælingu og reglugerð getur það að skilja grundvallarreglur og rekstraraðferðir DC og AC tryggt öruggan og stöðugan rekstur raforkukerfisins.Með ítarlegri greiningu þessarar greinar geta lesendur ekki aðeins náð tökum á grunnþekkingunni á DC og AC heldur einnig beitt þessari þekkingu í reynd til að bæta tæknilegt stig og skilvirkni vinnu.Ég vona að þessi grein geti veitt dýrmætar tilvísun og leiðbeiningar fyrir tæknimenn og áhugamenn um rafmagnsverkfræði.

Algengar spurningar [FAQ]

1. Hvernig prófar þú AC vs DC?

Til að prófa hvort straumurinn er AC eða DC geturðu notað multimeter.Í fyrsta lagi skaltu stilla multimeter að spennuprófunarstillingu.Ef þú ert ekki viss um hvaða tegund aflgjafa þú ert að nota er mælt með því að prófa það fyrst í AC stöðu.Snertu rauðu og svörtu prófpennana við tvo endana á aflgjafa.Ef multimeter birtir spennugildi er það AC;Ef það er engin svörun, skiptu yfir í DC stöðu og prófaðu aftur.Ef það birtir spennugildi á þessum tíma er það DC.Gakktu úr skugga um að fjölmælissviðið sé viðeigandi þegar þú starfar til að forðast skemmdir á mælinum.

2. Hvernig á að breyta DC í AC?

Tækið sem er venjulega notað til að umbreyta DC í AC er kallað inverter.Inverter tekur við DC inntaki og skiptir stöðugt um stefnu straumsins í gegnum innri hringrásarhönnun (venjulega með smári eða MOSFET sem rofa) til að búa til AC.Að velja hægri inverter fer eftir framleiðsluspennu og tíðni, svo og gerð álags sem þú vilt keyra.Til dæmis, þegar þú velur inverter fyrir sólkerfi heima, þarftu að ganga úr skugga um að framleiðsla spennu og tíðni passi við heimilistæki.

3. Hvernig á að vita hvort DC eða AC?

Auk þess að nota multimeter geturðu einnig tekið bráðabirgðadóm með því að fylgjast með gerð og lógó hleðslutækisins.Venjulega eru innspenna og gerð merkt á heimilistækjum.Ef það er merkt „DC“ þýðir það að krafist er DC.Að auki, ef aflgjafinn er rafhlöðu- eða rafhlöðupakki, þá sendir hann næstum alltaf DC.Fyrir óþekktan orkugjafa er öruggasta og árangursríkasta leiðin að nota multimeter til að staðfesta.

4. Eru rafhlöður AC eða DC?

Rafhlaðan framleiðir beina straum (DC).Rafhlöður mynda raforku með efnafræðilegum viðbrögðum og niðurstaðan er stöðugur einátta straumur, sem er hentugur fyrir flytjanleg tæki og rafeindatæki sem krefjast stöðugs og stöðugt aflgjafa.

5. Er AC straumur hraðari en DC?

Svarið við þessari spurningu fer eftir skilgreiningunni á „hratt“.Ef það vísar til hraða straumstreymis er í raun hraðinn sem rafeindir hreyfast í leiðara (rafeindahraða) mjög hægur, hvort sem það er AC eða DC.En ef litið er á skilvirkni og hraða raforku, er auðvelt að senda AC við háspennu í gegnum spennir og draga þannig úr orkutapi og hentar vel fyrir raforkuflutning.Frá þessu sjónarhorni er AC oft talið „hraðar“ hvað varðar raforkuflutning og hentar betur fyrir stórfellda raforkukerfi.DC sýnir einnig kosti í ákveðnum nútíma forritum (svo sem gagnaverum eða með ákveðnum tegundum flutningatækni með langri fjarlægð), sérstaklega hvað varðar að draga úr orkutapi.