Vaihtovirta (AC)
Vaihtovirta kuvataan virtaus vastaa, että suunta muuttuu ajoittain. Tämän seurauksena jännitteen taso myös kääntyy virran mukana. AC: tä käytetään sähkön toimittamiseen taloihin, toimistorakennuksiin jne.
generoiva AC
AC voidaan valmistaa vaihtovirtageneraattorilla. Tämä laite on erityinen sähkö generaattori on suunniteltu tuottamaan vaihtovirtaa.
magneettikentän sisällä kehrätään lankasilmukka, joka indusoi virran johtoa pitkin., Langan pyöriminen voi tulla mistä tahansa keinosta: tuulivoimalasta, höyryturbiinista, virtaavasta vedestä ja niin edelleen. Koska lanka pyörii ja tulee eri magneettinen napaisuus ajoittain, jännite ja virta varajäsenet lanka., Tässä on lyhyt animaatio osoittaa tämän periaatteen:
Tuottaa AC voidaan verrata edellisessä vettä vastaavasti:
luoda AC joukko vesi putket, me yhdistää mekaaninen kampi on mäntä, joka liikkuu veden putket edestakaisin (meidän ”vuorotellen” nykyinen). Huomaa, että puristuksiin putken osan tarjoaa edelleen vastus veden virtausta riippumatta virtaussuunta.,
Aallon
AC voi tulla useita lomakkeita, kunhan jännite ja virta ovat vuorotellen. Jos kytkemme oskilloskoopin virtapiiriin, jossa on AC ja jonka jännite on ajan mittaan hahmoteltu, saatamme nähdä useita erilaisia aaltomuotoja. Yleisin AC-tyyppi on siniaalto. Useimmissa kodeissa ja toimistoissa on värähtelevä jännite, joka tuottaa siniaallon.,
Muita yleisiä muotoja AC ovat neliön aalto ja kolmio aalto:
Square aaltoja käytetään usein digitaalisen ja kytkentä elektroniikka testata niiden toiminnan.
Kolmio aaltoja löytyy äänen synteesi ja ovat hyödyllisiä testaus lineaarinen elektroniikka, kuten vahvistimet.
kuvataan siniaaltoa
haluamme usein kuvata AC-aaltomuotoa matemaattisin termein. Esimerkiksi käytämme yhteistä siniaaltoa., Siniaallossa on kolme osaa: amplitudi, taajuus ja vaihe.
tarkastellaan vain jännite, voimme kuvata siniaalto kuin matemaattinen tehtävä:
V(t) on jännite ajan funktiona, mikä tarkoittaa, että jännite muuttuu, kun aika muuttuu. Yhtälön oikealla puolella oleva yhtälö kuvaa, miten jännite muuttuu ajan myötä.
VP on amplitudi. Tämä kuvaa suurin jännite, että meidän siniaalto pääsee kumpaankin suuntaan, mikä tarkoittaa, että jännite voi olla +VP volttia, -VP volttia, tai jossain välissä.,
sin () – funktio ilmaisee, että jännite on muodossa säännöllinen siniaalto, joka on sileä värähtely noin 0V.
2π on vakio, joka muuntaa freqency alkaen sykliä (hertseinä) on kulmikas frequnecy (radiaaneina per sekunti).
f kuvaa siniaallon taajuutta. Tämä annetaan hertseinä tai yksikköinä sekunnissa. Taajuus kertoo, kuinka monta kertaa tietty aaltomuoto (tässä tapauksessa yksi siniaaltomme sykli – nousu ja lasku) tapahtuu sekunnin sisällä.
t on itsenäinen muuttuja: aika (sekunteina mitattuna)., Ajan vaihtuessa aaltomuotomme vaihtelee.
φ kuvaa siniaallon vaihetta. Vaihe on mitta siitä, miten aaltomuodon siirtymä on suhteessa aikaan. Se annetaan usein numerona 0-360 ja mitataan asteina. Siniaallon jaksollisen luonteen vuoksi, jos aaltomuotoa siirretään 360° , siitä tulee taas sama aaltomuoto, ikään kuin se olisi siirtynyt 0°. Yksinkertaisuuden, me sill olettaa, että vaihe on 0° loput tämän opetusohjelman.
voimme kääntyä meidän luotettava pistorasiaan hyvä esimerkki siitä, miten AC aaltomuoto toimii., Yhdysvalloissa koteihimme annettu teho on AC noin 170v nollasta huippuun (amplitudi) ja 60Hz (taajuus). Voimme liittää nämä luvut meidän kaava saada yhtälö (muista, että emme ovat olettaen, meidän vaihe on 0):
Voimme käyttää meidän kätevä graafinen laskin, kuvaajan yhtälö. Jos ei graafinen laskin on saatavilla voimme käyttää ilmainen online-graafinen ohjelma, kuten Desmos (Huomaa, että sinun täytyy ehkä käyttää ” y ”sijasta” v ” yhtälön ks.kuvio).,
Huomaa, että, kuten ennustimme, jännitteen nousun jopa 170V ja alas -170V säännöllisesti. Lisäksi 60 sykliä siniaalto tapahtuu joka toinen. Jos me mitata jännite meidän myyntipisteistä oskilloskooppi, tämä on mitä haluamme nähdä (VAROITUS: älä yritä mitata jännite pistorasiaan oskilloskooppi! Tämä todennäköisesti vahingoittaa laitteita).
HUOM: Olet ehkä kuullut, että AC jännite yhdysvalloissa on 120V. Tämä on myös oikea. Miten?, Kun puhutaan AC: stä (koska jännite muuttuu jatkuvasti), on usein helpompi käyttää keskiarvoa tai keskiarvoa. Tämän saavuttamiseksi käytämme menetelmää nimeltä ” Root mean squared.”(RMS). Usein on hyödyllistä käyttää AC: n RMS-arvoa, kun haluat laskea sähkötehoa. Vaikka meidän esimerkissämme jännite vaihteli-170V: stä 170V: hen, juuren keskiarvo neliö on 120V RMS.
Sovellukset
Koti-ja toimipisteet ovat lähes aina AC. Tämä johtuu siitä, että AC: n tuottaminen ja kuljettaminen pitkiä matkoja on suhteellisen helppoa., Suurilla jännitteillä (yli 110KV) sähkönsiirrossa menetetään vähemmän energiaa. Korkeampi jännite tarkoittaa alempi virtaukset, ja alhaisemmat virtaukset tarkoittaa vähemmän lämpöä syntyy voimajohto, koska vastus. AC voidaan muuntaa ja korkea Jännitteet helposti muuntajat.
AC pystyy myös virroittamaan sähkömoottoreita. Moottorit ja generaattorit ovat täsmälleen sama laite, mutta sähkömoottorit muuntaa sähköenergiaa mekaaniseksi energiaksi (jos akseli moottori on kehrätty, jännite syntyy napojen!)., Tämä on hyödyllinen monille suurille laitteille, kuten astianpesukoneille, jääkaapeille ja niin edelleen, jotka toimivat AC: llä.