AC áramkör elmélet: mi az ac és hogyan keletkezik

Bevezetés

Az elektromos áramkör egy teljes vezető út, amelyen keresztül az elektronok a forrásból a terhelésbe és vissza a forrásba áramlanak. Az elektronok áramlási iránya és nagysága azonban a forrás típusától függ. Az elektrotechnikában alapvetően kétféle feszültség- vagy áramforrás létezik (elektromos energia), amely meghatározza az áramkör típusát; Váltakozó áram (vagy feszültség) és egyenáram.

A következő pár hozzászólás, mi lesz összpontosítva a váltakozó áram, és mozoghat téma kezdve mi Váltakozó áram a hálózati hullám formák, és így tovább.

AC áramkörök

Az AC áramkörök, amint a neve (váltakozó áram) megfogalmazza, egyszerűen áramkörök, amelyeket feszültség vagy áram váltakozó forrásból táplál. Egy Váltakozó áram vagy feszültség, az, amelyben a értéke akár a feszültség, vagy a jelenlegi Változó egy adott átlagértéket, és irányt időszakonként.

A legtöbb mai háztartási és ipari készülék és rendszer váltakozó áramú áramellátását biztosítja. Valamennyi egyenáramú, csatlakoztatott készülék és újratölthető akkumulátor alapú eszköz technikailag váltakozó áramú, mivel valamennyien a váltakozó áramú áramból származó egyenáramot használnak akár akkumulátoruk töltésére, akár a rendszer áramellátására. Így a váltakozó áram az a forma, amelyen keresztül az áram a hálózatra kerül.

A váltakozó áramkör az 1980-as években jött létre, amikor a Tesla úgy döntött, hogy megoldja Thomas Edison DC-generátorainak hosszú távú képtelenségét. A villamos energia nagyfeszültségű továbbításának módját kereste, majd transzformátorok segítségével fokozta vagy csökkentette az elosztást, amire szükség lehet az elosztáshoz, és így képes volt minimalizálni az áramveszteséget nagy távolságban, ami a Direct problémájának fő problémája volt Akkoriban aktuális.

Váltakozó áramú egyenáramú egyenáram (AC vs DC)

Az AC és a DC több szempontból is különbözik generációról adásra és terjesztésre, de az egyszerűség kedvéért megtartjuk az összehasonlítást a jellemzőikkel ebben a bejegyzésben.

A váltóáram és az egyenáram között, amely szintén eltérő tulajdonságaik oka, a villamos energia áramlási iránya a fő különbség. DC-ben az elektronok egyenletesen áramlanak egyetlen irányban vagy előre, míg AC-ben az elektronok periodikus időközönként váltják egymást áramlásuk irányában. Ez a feszültségszint váltakozásához is vezet, mivel az árammal összhangban pozitívról negatívra vált.

Az alábbiakban egy összehasonlító diagram mutat be néhány különbséget az AC és a DC között. Egyéb különbségek rávilágítanak, amikor jobban foglalkozunk a váltakozó áramú áramkörökkel.

Összehasonlítási alap	AC	DC
Energiaátviteli kapacitás	Hosszú távon halad minimális energiaveszteséggel	Nagy mennyiségű energia veszít el, ha nagy távolságra küldi
Generációs alapismeretek	Mágnes forgatása egy vezeték mentén.	Állandó mágnesesség drót mentén
Frekvencia	Országtól függően általában 50Hz vagy 60Hz	A frekvencia nulla
Irány	Egy áramkörön átfolyva periodikusan fordítja az irányt	Állandóan áramlik egy irányban.
Jelenlegi	Nagysága változik az idővel	Állandó nagyság
Forrás	A váltakozó áramú generátorok és a hálózat összes formája	Sejtek, elemek, átalakítás váltóáramról
Passzív paraméterek	Impedancia (RC, RLC stb.)	Csak ellenállás
Teljesítménytényező	0 és 1 között fekszik	Mindig 1
Hullámforma	Szinuszos, trapéz alakú, háromszög alakú és négyzet alakú	Egyenes vonal, néha lüktető.

Alapvető váltakozó áramú forrás (egytekercses váltakozó áramú generátor)

Az AC generálás körüli elv egyszerű. Ha egy mágneses mezőt vagy mágnest forgatunk egy tekercs (huzal) álló halmaza mentén, vagy ha egy tekercs egy álló mágneses tér körül forog, akkor váltakozó áram jön létre egy váltakozó áramú generátor (generátor) segítségével.

Az AC generátor legegyszerűbb formája egy huzalhurokból áll, amelyet mechanikusan forgatnak egy tengely körül, miközben a mágnes északi és déli pólusa között helyezkednek el.

Tekintsük az alábbi képet.

Amint az armatúra tekercs az északi és a déli pólusú mágnesek által létrehozott mágneses mezőben forog, a tekercsen keresztüli mágneses fluxus megváltozik, és a töltések így a dróton keresztül kényszerülnek, ami hatékony feszültséget vagy indukált feszültséget eredményez. A hurkon keresztüli mágneses fluxus a hurok mágneses tér irányához viszonyított szögének eredményeként jön létre. Tekintsük az alábbi képeket;

A fenti képek alapján arra következtethetünk, hogy bizonyos számú mágneses mező vonala elvágódik az armatúra forgásakor, a „levágott vonalak” mennyisége határozza meg a kimeneti feszültséget. A forgásszög és az armatúra ebből adódó, a mágneses vonalakkal szembeni körmozgásának minden változásával a „vágott mágneses vonalak” mennyisége is változik, ezért a kimeneti feszültség is változik. Például a nulla fokkal vágott mágneses tér vonalak nullaak, ami a kapott feszültséget nullává teszi, de 90 foknál szinte az összes mágneses tér vonala elvágódik, így az egyik irányban a maximális feszültség egy irányban keletkezik. Ugyanez érvényes 270 fokon, csak az ellenkező irányba. Ebből adódóan a feszültség változása következik be, amikor az armatúra a mágneses mezőben forog, és szinuszos hullámalak kialakulásához vezet. A kapott indukált feszültség tehát szinuszos, ω szögfrekvenciát radiánban másodpercenként mérve.

A fenti beállítás indukált áramát az egyenlet adja:

I = V / R

Ahol V = NABwsin (tömeg)

Ahol N = sebesség

A = Terület

B = mágneses mező

w = szögfrekvencia.

A valódi váltakozó áramú generátorok nyilván ennél bonyolultabbak, de az elektromágneses indukció ugyanazon elvein és törvényein alapulnak, mint a fentiekben leírtak. Váltakozó áramot is létrehoznak bizonyos típusú átalakítók és oszcillátor áramkörök segítségével, amelyek megtalálhatók az inverterekben.

Transzformátorok

Az AC alapjául szolgáló indukciós elvek nem csak a termelésére korlátozódnak, hanem az átvitelére és terjesztésére is. Ahogy abban az időben, amikor az AC számításba kezdett, az egyik fő kérdés az volt, hogy a DC-t nem lehet nagy távolságra továbbítani, így az egyik fő kérdést, az AC-t meg kellett oldani, hogy életképessé váljon, hogy a keletkezett magas feszültségeket (KV) biztonságosan juttassák el azokhoz a fogyasztókhoz, akik nem a KV, hanem a V tartományban lévő feszültséget használják. Ez az egyik oka annak, hogy a transzformátort az AC egyik fő engedélyezőjeként írják le, és fontos beszélni róla.

A transzformátorokban két tekercs úgy van bekötve, hogy amikor az egyik váltakozó áramot alkalmaz, a másikban feszültséget indukál. A transzformátorok olyan eszközök, amelyeket az egyik végén alkalmazott primer feszültség csökkentésére vagy növelésére (primer tekercs) használnak, hogy alacsonyabb vagy magasabb feszültséget hozzanak létre a transzformátor másik végén (szekunder tekercs). A szekunder tekercsben az indukált feszültség mindig megegyezik az elsődleges feszültséggel, szorozva a szekunder tekercsen lévő fordulatszám és az elsődleges tekercs arányával.

A transzformátor, amely alacsonyabb vagy alacsonyabb transzformátor, függ tehát a szekunder tekercsen lévő fordulatok számának és az elsődleges tekercsen lévő vezető fordulatainak számától. Ha a primer tekercsen több fordulat van a szekunderhez képest, akkor a transzformátor lecsökkenti a feszültséget, de ha az elsődleges tekercsnek kevesebb fordulata van a szekunder tekercshez képest, akkor a transzformátor fokozza az elsődleges feszültséget.

A transzformátorok lehetővé tették az elektromos energia hosszú távú elosztását, költséghatékonyan és praktikusan. Az átvitel során bekövetkező veszteségek csökkentése érdekében a villamos energiát nagy teljesítményű és alacsony áramú villamosenergia-termelő állomásokból továbbítják, majd ezt követően alacsony feszültségen és nagy áram mellett transzformátorok segítségével elosztják az otthonokba és az irodákba.

Tehát itt állunk meg, nehogy túlterheljük a cikket túl sok információval. A cikk második részében megvitatjuk az AC hullámformáit, és néhány egyenletbe és számításba fogunk belefogni. Maradjon velünk.