váltakozó áram (AC)
váltakozó áram leírja a töltés áramlását, amely időnként megváltoztatja az irányt. Ennek eredményeként a feszültségszint az árammal együtt is visszafordul. Az AC-t házak, irodaházak stb.
AC
AC generálása generátornak nevezett eszközzel állítható elő. Ez az eszköz egy speciális típusú elektromos generátor, amelyet váltakozó áram előállítására terveztek.
egy huzalhurok egy mágneses mező belsejében forog, amely áramot indukál a huzal mentén., A huzal forgása tetszőleges számú eszközből származhat: szélturbina, gőzturbina, folyó víz stb. Mivel a huzal forog, és időnként más mágneses polaritásba lép, a feszültség és az áram váltakozik a huzalon., Itt van egy rövid animáció mutatja ezt az elvet:
Generáló AC lehet, mint az előző víz analógia:
generálni AC egy sor vízvezetékek, mi csatlakoztassa egy mechanikus hajtókar, hogy egy dugattyús, hogy mozog a víz a csövekben oda-vissza (a “váltakozó” aktuális). Figyeljük meg, hogy a becsípett csőszakasz továbbra is ellenáll a víz áramlásának, függetlenül az áramlás irányától.,
Waveforms
AC számos formában jöhet létre, mindaddig, amíg a feszültség és az áram váltakozik. Ha összekapcsolunk egy oszcilloszkópot egy váltakozó áramú áramkörrel, és a feszültséget az idő múlásával ábrázoljuk, számos különböző hullámformát láthatunk. Az AC leggyakoribb típusa a szinuszhullám. Az AC a legtöbb otthonban és irodában van egy oszcilláló feszültség, amely termel egy szinusz hullám.,
Az AC egyéb gyakori formái közé tartozik a négyzetes hullám és a háromszöghullám:
a négyzetes hullámokat gyakran használják digitális és kapcsolóelektronikában működésük tesztelésére.
Triangle waves are found in sound synthesis and are useful for testing linear electronics like amplifiers.
szinuszhullám leírása
gyakran matematikai értelemben szeretnénk leírni egy AC hullámformát. Ebben a példában a közös szinuszhullámot fogjuk használni., A szinuszhullámnak három része van: amplitúdó, frekvencia és fázis.
csak feszültség, tudjuk írni egy szinusz hullám, mint a matematikai funkció:
a V(t) a feszültség az idő függvényében, ami azt jelenti, hogy a feszültség változások, mint az idő változik. Az egyenlő jel jobb oldalán található egyenlet leírja, hogyan változik a feszültség az idő múlásával.
VP az amplitúdó. Ez leírja azt a maximális feszültséget, amelyet szinuszhullámunk mindkét irányban elérhet, ami azt jelenti, hogy feszültségünk +VP volt,- VP volt, vagy valahol a kettő között.,
a sin () függvény azt jelzi, hogy feszültségünk periodikus szinuszhullám formájában lesz, amely 0V körüli sima oszcilláció.
2π egy állandó, amely a freqency-t ciklusokból (Hertzben) szögletes frequnecy-re (Radian másodpercenként) alakítja.
f leírja a szinuszhullám frekvenciáját. Ezt hertz vagy egységek formájában adják másodpercenként. A frekvencia azt mondja, hogy hányszor fordul elő egy adott hullámforma (ebben az esetben a szinusz hullámunk egy ciklusa – emelkedés és esés) egy másodpercen belül.
t a független változónk: idő (másodpercben mérve)., Ahogy az idő változik, hullámformánk változik.
φ a szinuszhullám fázisát írja le. A fázis az idő függvényében a hullámforma eltolódásának mértéke. Gyakran 0 és 360 között adják meg, és fokban mérik. A szinuszhullám időszakos jellege miatt, ha a hullámformát 360° – kal eltolják, akkor ismét ugyanaz a hullámforma lesz, mintha 0° – kal eltolódott volna. Az egyszerűség kedvéért, mi párkány feltételezzük, hogy a fázis 0° a többi ez a bemutató.
a megbízható aljzathoz fordulhatunk egy jó példa arra, hogyan működik az AC hullámforma., Az Egyesült Államokban az otthonainknak nyújtott teljesítmény körülbelül 170 V-os nulla-csúcs (amplitúdó) és 60 Hz (frekvencia). Tudjuk csatlakoztatni ezeket a számokat a képlet, hogy az egyenlet (ne feledjük, hogy feltételezzük, a fázis 0):
használhatjuk a praktikus grafikus számológép a grafikonon ez az egyenlet. Ha nem áll rendelkezésre grafikus számológép, akkor egy olyan ingyenes online grafikus programot használhatunk, mint például a Desmos (vegye figyelembe, hogy az egyenletben ” V “helyett” y ” – t kell használnia a grafikon megtekintéséhez).,
vegye figyelembe, hogy ahogy előre jeleztük, a feszültség időnként akár 170v-ra, akár-170v-ra emelkedik. Ezenkívül a szinuszhullám 60 ciklusa másodpercenként történik. Ha oszcilloszkóppal mérnénk a kimeneti feszültségünket, akkor ezt látnánk (figyelmeztetés: Ne próbálja meg mérni a feszültséget egy oszcilloszkóppal! Ez valószínűleg károsítja a berendezést).
megjegyzés: lehet, hogy hallotta, hogy az Egyesült Államokban az AC feszültség 120V.ez is helyes. Hogyan?, Amikor AC-ről beszélünk (mivel a feszültség folyamatosan változik), gyakran könnyebb használni az átlagot vagy az átlagot. Ennek megvalósításához egy “gyökér átlag négyzetnek” nevezett módszert használunk.”(RMS). Gyakran hasznos az RMS érték használata az AC-hez, ha az elektromos energiát szeretné kiszámítani. Annak ellenére, hogy példánkban a feszültség-170V-ról 170v-ra változott, a gyökér átlagos négyzet 120V RMS.
Alkalmazások
az otthoni és irodai üzletek szinte mindig váltakozó ÁRAMÚAK. Ennek oka, hogy az AC nagy távolságokon történő generálása és szállítása viszonylag egyszerű., Nagy feszültségeknél (több mint 110KV) kevesebb energiát veszít az elektromos erőátvitel. A magasabb feszültségek alacsonyabb áramokat jelentenek, az alacsonyabb áramok pedig kevesebb hőt jelentenek az áramvezetékben az ellenállás miatt. Az AC transzformátorok segítségével könnyen átalakítható nagy feszültségre vagy nagy feszültségre.a
AC elektromos motorok táplálására is képes. A motorok és a generátorok ugyanolyanok, de a motorok az elektromos energiát mechanikai energiává alakítják át (ha a motor tengelye megpördül, feszültség keletkezik a kapcsokon!)., Ez sok olyan nagy készülék esetében hasznos, mint a mosogatógépek, hűtőszekrények stb.