Gan maiņstrāva, gan līdzstrāva apraksta divus strāvas plūsmas veidus ķēdē. Tiešā strāvā elektriskā lādiņa vai strāva plūst vienā virzienā. Maiņstrāvā elektriskā lādiņa periodiski maina virzienu. Dažreiz mainās arī spriegums maiņstrāvas ķēdēs, jo strāva maina virzienu. Lielākā daļa digitālās elektronikas ko veidojat, izmantojot līdzstrāvu. Tomēr dažus AC jēdzienus ir viegli saprast. Lielākā daļa māju ir pievienotas maiņstrāvai, tāpēc, ja jūsu ideja savienot Tardis melodiju kastes projektu ar kontaktligzdu, jums būs pārveidot maiņstrāvu par līdzstrāvu . Maiņstrāvai ir arī dažas noderīgas īpašības, piemēram, spēja pārveidot sprieguma līmeņus ar vienu komponentu, piemēram, kā transformatoru, tāpēc sākotnēji mums ir jāizvēlas maiņstrāvas līdzekļi elektrības pārsūtīšanai lielos attālumos.
Kas ir maiņstrāva (maiņstrāva)
Maiņstrāva nozīmē lādiņa plūsmu, kas periodiski maina virzienu. Tā rezultātā sprieguma līmenis mainās līdz ar strāvu. Maiņstrāvu izmanto elektroenerģijas piegādei mājām, ēkām, birojiem utt.
Ģeneratora maiņstrāva
Maiņstrāvu var ražot, izmantojot ierīci sauc par ģeneratoru. Šī ierīce ir īpašs elektriskais ģenerators paredzēti maiņstrāvas ražošanai.
Ģeneratora maiņstrāva
Magnētiskā lauka iekšpusē tiek pagriezta stieples cilpa, kas inducē strāvu gar vadu. Stieples rotācija nāk no dažādiem resursiem, piemēram, tvaika turbīna, vēja turbīna, plūstošs ūdens utt. Tā kā vads periodiski pagriežas un nonāk citā magnētiskajā polaritātē, uz stieples mainās spriegums un strāva. Šeit ir neliela animācija, kas parāda šo principu:
Lai ģenerētu maiņstrāvu ūdens cauruļu komplektā, mēs savienojam virzuļa mehāniskās īpašības, kas pārvieto ūdeni caurulēs uz priekšu un atpakaļ (mūsu 'mainīgā' strāva).
Viļņu formas
Maiņstrāvai var būt vairākas viļņu formas, ja vien strāva un spriegums mainās. Ja mēs piesaistīsim osciloskopu ķēdei ar maiņstrāvu un uzzīmēsim tā spriegumu, ilgu laiku mēs varētu redzēt vairākas dažādas viļņu formas. Sinusa vilnis ir visizplatītākais maiņstrāvas veids. Maiņstrāvai lielākajā daļā māju un biroju ir svārstīgs spriegums, kas rada sinusa vilni.
Sinusoidāls
Citas maiņstrāvas formas ietver kvadrātveida vilni un trīsstūra vilni. Kvadrātveida viļņus bieži izmanto digitālajā un komutācijas elektronikā, kā arī pārbauda to darbību.
Kvadrātveida vilnis
Trijstūra viļņi ir noderīgi, lai pārbaudītu lineāro elektroniku, piemēram, pastiprinātājus.
Trīsstūra vilnis
Aprakstot sinusa vilni
Mums bieži ir jāapraksta maiņstrāvas viļņu forma matemātiskā izteiksmē. Šajā piemērā mēs izmantosim kopējo sinusa vilni. Sinusoidālajam vilnim ir trīs daļas: frekvence, amplitūda un fāze.
Aplūkojot tikai spriegumu, mēs varam aprakstīt sinusa viļņa matemātisko vienādojumu:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) ir mūsu spriegums kā laika funkcija, kas nozīmē, ka mūsu spriegums mainās, mainoties laikam.
VP ir amplitūda. Tas apraksta maksimālo spriegumu, ko mūsu sinusoidālais vilnis var sasniegt jebkurā virzienā, nozīmē, ka mūsu spriegums var būt + VP volti, -VP volti.
Funkcija sin () norāda, ka mūsu spriegums būs periodiska sinusa viļņa formā, kas ir vienmērīga svārstība ap 0V.
2π ir konstante, kas pārveido frekvenci no cikliem vai hercos uz leņķa frekvenci (radiāni sekundē).
f norāda sinusa viļņa biežumu. Tas tiek dots hercu vai vienību sekundē formā.
t ir mūsu atkarīgais mainīgais: laiks (mēra sekundēs). Mainoties laikam, mūsu viļņu forma mainās.
φ apraksta sinusa viļņa fāzi. Fāze ir mērījums tam, kā viļņu forma ir nobīdīta attiecībā pret laiku. To bieži norāda kā skaitli no 0 līdz 360 un mēra grādos. Sinusoidālā viļņa periodiskuma dēļ, ja viļņa forma tiek nobīdīta par 360 °, tā atkal kļūst par to pašu viļņu formu, it kā tā būtu nobīdīta par 0 °. Vienkāršības labad mēs pieņemam, ka pārējā šīs apmācības fāze ir 0 °.
Mēs varam vērsties pie mūsu uzticamās kontaktligzdas, lai iegūtu labu piemēru tam, kā darbojas maiņstrāvas viļņu forma. Amerikas Savienotajās Valstīs mūsu mājām tiek nodrošināta jauda ar maiņstrāvu ar aptuveni 170 V nulles līdz maksimuma (amplitūda) un 60 Hz (frekvence). Mēs varam ieslēgt šos skaitļus mūsu formulā, lai iegūtu vienādojumu
V (t) = 170 grēks (2π60t)
Lai uzzīmētu šo vienādojumu, mēs varam izmantot mūsu ērto grafiku kalkulatoru. Ja nav pieejams grafiku kalkulators, mēs varam izmantot bezmaksas tiešsaistes grafiku programmu, piemēram, Desmos.
Pieteikumi
Mājas un biroja kontaktligzdas gandrīz vienmēr tiek izmantotas maiņstrāvā. Tas ir tāpēc, ka ģenerēt un transportēt maiņstrāvu lielos attālumos un salīdzinoši viegli. Pie augsta sprieguma, piemēram, virs 110kV, elektroenerģijas pārvadei tiek zaudēta mazāk enerģijas. Augstāks spriegums nozīmē zemākas strāvas, un zemākas strāvas nozīmē mazāk siltuma, kas elektrības līnijā rodas pretestības dēļ. Maiņstrāvu var pārveidot no augstsprieguma, viegli izmantojot transformatorus.
AC ir arī spējīgs elektromotoru darbināšana . Motori un ģeneratori ir tieši tā pati ierīce, bet motori pārveido elektriskā enerģija mehāniskajā enerģijā. Tas ir noderīgi daudzām lielām ierīcēm, piemēram, ledusskapjiem, trauku mazgājamām mašīnām un tā tālāk, kuras darbojas ar maiņstrāvu.
Kas ir līdzstrāva (DC)
Tiešā strāva nozīmē elektriskās lādiņa vienvirziena plūsmu. To ražo no tādiem avotiem kā baterijas, barošanas avoti, saules baterijas, termopāri vai dinamis. Tiešā strāva var plūst vadītājā, piemēram, vadā, bet tā var plūst arī caur izolatoriem, pusvadītājiem vai vakuumu tāpat kā elektronu vai jonu staros.
Ģenerē līdzstrāvu
Līdzstrāvu var ģenerēt vairākos veidos
- Maiņstrāvas ģenerators, kas sagatavots ar ierīci, ko sauc par “komutatoru”, var radīt līdzstrāvu
- Ierīces, ko sauc par “taisngriezi”, maiņstrāvas un līdzstrāvas pārveidošana
- Baterijas nodrošina līdzstrāvu, kas rodas ķīmiskās reakcijas rezultātā akumulatora iekšpusē
Atkal izmantojot mūsu ūdens līdzību, DC ir līdzīgs ūdens tvertnei ar šļūteni galā.
Ģenerē līdzstrāvu
Tvertne var izspiest ūdeni tikai vienā virzienā: ārā no šļūtenes. Līdzīgi kā mūsu līdzstrāvas ražošanas akumulatorā, kad tvertne ir tukša, caur caurulēm vairs neplūst ūdens.
Aprakstot DC
Līdzstrāvu definē kā “vienvirziena” strāvas plūsmu, un strāva plūst tikai vienā virzienā. Spriegums un strāva ilgstoši var mainīties, tāpēc plūsmas virziens nemainās. Lai vienkāršotu lietas, mēs pieņemsim, ka spriegums ir nemainīgs. Piemēram, akumulators nodrošina 1,5 V, ko matemātiskajā vienādojumā var aprakstīt šādi:
V (t) = 1,5 V
Ja mēs to plānojam laika gaitā, mēs redzam pastāvīgu spriegumu
DC diagramma
Iepriekš minētais grafiks nozīmē, ka mēs varam rēķināties ar lielāko daļu līdzstrāvas avotu, lai nodrošinātu pastāvīgu spriegumu laika gaitā. Patiesībā akumulators lēnām izlādējas, kas nozīmē, ka, lietojot akumulatoru, spriegums samazināsies. Lielākoties mēs varam pieņemt, ka spriegums ir nemainīgs.
Pieteikumi
Viss elektronikas projekti un SparkFun pārdošanā esošās detaļas darbojas ar DC. Viss, kas beidzas no akumulatora, tiek pievienots sienai ar maiņstrāvas adapteri vai strāvai tiek izmantots USB kabelis, ir atkarīgs no līdzstrāvas. Līdzstrāvas elektronikas piemēri:
- Mobilie telefoni
- Lukturīši
- LilyPad bāzes D&D Dice Gauntlet
- Plakanā ekrāna televizori (maiņstrāva nonāk televizorā, kas tiek pārveidots par līdzstrāvu)
- Hibrīdie un elektriskie transportlīdzekļi
Tādējādi tas viss ir par maiņstrāvu, līdzstrāvu un tās pielietojumu. Mēs ceram, ka esat labāk izpratis šo koncepciju. Turklāt jebkādas šaubas par šo koncepciju vai jebkādas elektriskie un elektroniskie projekti , lūdzu, sniedziet vērtīgus ieteikumus, komentējot komentāru sadaļā zemāk. Šeit ir jautājums jums, kāda ir atšķirība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu ?
Foto kredīti:
- Ģeneratora maiņstrāva apdomātājs
- Sinusoidāls imgur
- Trīsstūra vilnis audiofanzīns
- Ģenerē līdzstrāvu dzirksteļošana
