جریان الکتریکی ثابت حرکت ذرات باردار در یک جهت معین است. یعنی تنش یا نیروی آن (مشخصات کمیت ها) معنا و جهت یکسانی دارند. این تفاوت جریان مستقیم با جریان متناوب است. اما بیایید همه چیز را به ترتیب بررسی کنیم.
تاریخچه پیدایش و «جنگ جریانات»
به دلیل اینکه در نتیجه یک واکنش گالوانیکی کشف شد، جریان مستقیم را گالوانیکی می نامیدند. سعی کرد آن را از طریق خطوط انتقال برق منتقل کند. در آن زمان اختلافات جدی بین دانشمندان بر سر این موضوع وجود داشت. آنها حتی نام "جنگ جریان ها" را نیز گرفتند. مسئله انتخاب به عنوان اصلی، متغیر یا ثابت تصمیم گیری شد. "مبارزه" با یک فرم جایگزین برنده شد ، زیرا دائمی متحمل ضررهای قابل توجهی می شود و از راه دور منتقل می شود. اما تغییر شکل متناوب کار دشواری نیست، این تفاوت جریان مستقیم با جریان متناوب است. بنابراین، دومی به راحتی حتی در فواصل دور منتقل می شود.
منابع جریان الکتریکی مستقیم
باتری ها یا دستگاه های دیگر می توانند به عنوان منبع عمل کنند، جایی که از طریق یک واکنش شیمیایی رخ می دهد.
اینها ژنراتورهایی هستند که در نتیجه به دست می آید و پس از آن با هزینه کلکتور اصلاح می شود.
کاربرد
در دستگاه های مختلف، جریان مستقیم اغلب استفاده می شود. به عنوان مثال، بسیاری از لوازم خانگی، شارژرها و ژنراتورهای خودرو با آن کار می کنند. هر دستگاه قابل حمل توسط منبعی تغذیه می شود که نمای دائمی ایجاد می کند.
به طور تجاری در موتورها و باتری ها استفاده می شود. و در برخی کشورها به خطوط برق فشار قوی مجهز شده اند.
در پزشکی، اقدامات بهداشتی با استفاده از جریان الکتریکی مستقیم انجام می شود.
در راه آهن (برای حمل و نقل) از هر دو نوع متغیر و دائمی استفاده می شود.
جریان متناوب
با این حال، اغلب از آن استفاده می شود. در اینجا مقدار متوسط نیرو و تنش برای یک دوره معین برابر با صفر است. از نظر قدر و جهت دائماً و با فواصل زمانی مساوی در حال تغییر است.
برای القای جریان متناوب، از ژنراتورهایی استفاده می شود که در طی القای الکترومغناطیسی، این اتفاق می افتد. این کار با کمک آهنربا در حال چرخش در یک سیلندر (روتور) و یک استاتور ساخته شده به شکل یک هسته ثابت با سیم پیچ انجام می شود.
جریان متناوب در رادیو، تلویزیون، تلفن و بسیاری از سیستم های دیگر استفاده می شود زیرا ولتاژ و توان آن بدون اتلاف انرژی قابل تبدیل است.
این به طور گسترده در صنعت و همچنین برای اهداف روشنایی استفاده می شود.
می تواند تک فاز و چند فاز باشد.
که طبق قانون سینوسی تغییر می کند، تک فاز است. در یک دوره زمانی معین (دوره زمانی) در قدر و جهت تغییر می کند. فرکانس AC تعداد سیکل ها در ثانیه است.
در مورد دوم، گسترده ترین نوع سه فاز است. این یک سیستم از سه مدار الکتریکی است که فرکانس و EMF یکسان دارند و 120 درجه خارج از فاز هستند. برای تغذیه موتورهای الکتریکی، کوره ها، وسایل روشنایی استفاده می شود.
بشریت پیشرفت های بسیاری در زمینه الکتریسیته و کاربرد عملی آنها و همچنین تاثیر بر جریان متناوب فرکانس بالا را مدیون دانشمند بزرگ نیکولا تسلا است. تاکنون همه آثار او که به آیندگان واگذار شده است شناخته نشده است.
جریان مستقیم چه تفاوتی با جریان متناوب دارد و مسیر آن از منبع تا مصرف کننده چیست؟
بنابراین جریان متناوب به جریانی گفته می شود که می تواند جهت و مقدار آن برای مدت زمان معینی تغییر کند. پارامترهایی که به آنها توجه می شود فرکانس و ولتاژ هستند. در روسیه، در شبکه های برق خانگی، جریان متناوب با ولتاژ 220 ولت و فرکانس 50 هرتز عرضه می شود. فرکانس جریان متناوب تعداد تغییرات در جهت ذرات بار معین در هر ثانیه است. معلوم می شود که در فرکانس 50 هرتز پنجاه بار جهت خود را تغییر می دهد، در چه صورتی جریان مستقیم با جریان متناوب متفاوت است.
منبع آن سوکت هایی است که لوازم خانگی تحت ولتاژهای مختلف به آنها وصل می شوند.
جریان متناوب حرکت خود را از نیروگاه ها، جایی که ژنراتورهای قدرتمند وجود دارد، آغاز می کند و از آنجا با ولتاژ 220 تا 330 کیلو ولت خارج می شود. سپس به آن می رود که در نزدیکی خانه ها، مشاغل و سایر سازه ها قرار دارد.
در پست، جریان تحت ولتاژ 10 کیلو ولت جریان دارد. در آنجا به یک ولتاژ سه فاز 380 ولت تبدیل می شود. گاهی اوقات با چنین شاخصی، جریان مستقیماً به اشیاء می رود (جایی که تولید قدرتمند سازماندهی شده است). اما اساساً به 220 ولت کاهش می یابد.
دگرگونی
واضح است که در سوکت ها جریان متناوب دریافت می کنیم. اما اغلب وسایل برقی نیاز به نگاه دائمی دارند. برای این منظور از یکسو کننده های مخصوص استفاده می شود. فرآیند شامل مراحل زیر است:
- اتصال یک پل با چهار دیود با توان مورد نیاز؛
- اتصال یک فیلتر یا خازن به خروجی از پل.
- اتصال تثبیت کننده های ولتاژ برای کاهش ریپل.
تبدیل می تواند هم از AC به DC و هم بالعکس رخ دهد. اما اجرای مورد دوم بسیار دشوارتر خواهد بود. شما به اینورتر نیاز خواهید داشت که در میان موارد دیگر اصلاً ارزان نیستند.
علیرغم این واقعیت که الکتریسیته بطور محکم وارد زندگی ما شده است، اکثریت قریب به اتفاق استفاده کنندگان از این نعمت تمدن حتی درک سطحی از چیستی جریان ندارند، چه رسد به اینکه تفاوت بین جریان مستقیم و متناوب چیست، تفاوت در چیست؟ بین آنها و به طور کلی جریان چیست. اولین کسی که دچار برق گرفتگی شد، الساندرو ولتا بود، پس از آن او تمام زندگی خود را وقف این موضوع کرد. بیایید و ما به این موضوع توجه خواهیم کرد تا یک ایده کلی از ماهیت برق داشته باشیم.
جریان از کجا می آید و چرا متفاوت است؟
ما سعی خواهیم کرد از فیزیک پیچیده پرهیز کنیم و برای بررسی این موضوع از روش قیاس و ساده سازی استفاده خواهیم کرد. اما قبل از آن، اجازه دهید حکایت قدیمی در مورد امتحان را به یاد بیاوریم، زمانی که یک دانش آموز صادق بلیط "جریان الکتریکی چیست" را بیرون آورد.
با عرض پوزش استاد، من در حال آماده سازی بودم، اما فراموش کردم - دانشجو صادق پاسخ داد. - چطور توانستی! استاد او را سرزنش کرد، تو تنها کسی روی زمین هستی که این را می‌دانی! (با)
البته این یک شوخی است، اما مقدار زیادی حقیقت در آن نهفته است. بنابراین، ما به دنبال جایزه‌های نوبل نخواهیم بود، بلکه فقط متوجه می‌شویم، جریان متناوب و جریان مستقیم، چه تفاوتی با هم دارند و چه چیزی به عنوان منابع فعلی در نظر گرفته می‌شود.
به عنوان مبنا، فرض را بر این می گیریم که جریان حرکت ذرات نیست (اگرچه حرکت ذرات باردار باعث انتقال بار نیز می شود و در نتیجه جریان ایجاد می کند)، بلکه حرکت (انتقال) بار اضافی در هادی از یک نقطه است. بار زیاد (بالقوه) تا نقطه ای با بار کمتر. قیاس یک مخزن است، آب همیشه تمایل دارد یک سطح را اشغال کند (پتانسیل ها را یکسان کند). اگر یک سوراخ در سد باز کنید، آب شروع به سرازیر شدن می کند، جریان مستقیم ایجاد می شود. هرچه سوراخ بزرگتر باشد، آب بیشتری جریان می یابد، جریان افزایش می یابد، همچنین قدرت و مقدار کاری که این جریان قادر به انجام آن است افزایش می یابد. اگر کنترل نشود، آب سد را تخریب می کند و بلافاصله یک دشت سیلابی با سطح هموار ایجاد می کند. این یک اتصال کوتاه یکسان سازی پتانسیل با آسیب زیاد است.
بنابراین، یک جریان مستقیم در یک منبع ظاهر می شود (به عنوان یک قاعده، به دلیل واکنش های شیمیایی)، که در آن اختلاف پتانسیل در دو نقطه ایجاد می شود. حرکت بار از یک مقدار "+" بالاتر به یک "-" پایین تر، پتانسیل را تا زمانی که واکنش شیمیایی ادامه دارد برابر می کند. نتیجه پتانسیل تساوی کامل، ما می دانیم - "باتری روستا". از این رو درک چرایی ولتاژ DC و AC به طور قابل توجهی در پایداری ویژگی ها متفاوت است... باتری (باتری قابل شارژ) انرژی مصرف می کند، بنابراین ولتاژ DC به مرور زمان کاهش می یابد. برای حفظ آن در همان سطح، از مبدل های اضافی استفاده می شود. در ابتدا، بشر مدت زیادی طول کشید تا تصمیم بگیرد که چگونه جریان مستقیم با جریان متناوب برای استفاده گسترده، به اصطلاح، متفاوت است. "جنگ جریانات". با پیروزی جریان متناوب به پایان رسید، نه تنها به این دلیل که تلفات انتقال در مسافت کمتر وجود داشت، بلکه تولید جریان مستقیم از جریان متناوب نیز آسان‌تر بود. بدیهی است جریان مستقیم به دست آمده از این طریق (بدون منبع مصرفی) دارای ویژگی های بسیار پایدارتری است. در واقع، در این حالت، ولتاژ متناوب و مستقیم به طور صلب به هم متصل می شوند و در زمان تنها به تولید انرژی و میزان مصرف بستگی دارند.
بنابراین، جریان مستقیم طبیعتاً ظاهر یک بار نابرابر در حجم (واکنش شیمیایی) است که می تواند با استفاده از سیم ها دوباره توزیع شود و یک نقطه شارژ زیاد و کم (پتانسیل) را به هم وصل کند.
بگذارید روی این تعریف که عموماً پذیرفته شده است بمانیم. تمام جریان های DC دیگر (نه باتری ها و باتری ها) از یک منبع AC مشتق می شوند. به عنوان مثال، در این تصویر، خط مواج آبی، جریان مستقیم ما است، در نتیجه تبدیل جریان متناوب. 
به کامنت های عکس "تعداد زیاد مدار و صفحه کلکتور" توجه کنید. اگر مبدل متفاوت باشد، تصویر متفاوت خواهد بود. 
همین جریان خط آبی تقریبا ثابت است، اما ضربان دار است، بیایید این کلمه را به خاطر بسپاریم. در اینجا، اتفاقا، جریان مستقیم خالص خط قرمز است.
رابطه بین مغناطیس و الکتریسیته
حال بیایید ببینیم که جریان متناوب با جریان مستقیم که به مواد بستگی دارد، چه تفاوتی دارد. مهم ترین چیز - تولید جریان متناوب به واکنش های موجود در ماده بستگی ندارد... با کار با گالوانیکی (جریان مستقیم)، به سرعت مشخص شد که هادی ها مانند آهنربا به یکدیگر جذب می شوند. نتیجه این کشف این بود که یک میدان مغناطیسی، تحت شرایط خاص، جریان الکتریکی تولید می کند. یعنی مغناطیس و الکتریسیته یک پدیده به هم پیوسته با یک تبدیل معکوس معلوم شد. یک آهنربا می تواند به یک هادی جریان بدهد و یک هادی با جریان می تواند آهنربا باشد. این تصویر شبیه سازی از آزمایشات فارادی است که در واقع این پدیده را کشف کرده است. 
حالا قیاس جریان متناوب. آهنربا نیروی جاذبه خواهد بود و مولد جریان یک ساعت شنی با آب خواهد بود. در یک نیمه ساعت "بالا" و در نیمه دیگر "پایین" خواهیم نوشت. ساعتمان را برمی‌گردانیم و می‌بینیم که چگونه آب «پایین» می‌رود، وقتی تمام آب جاری شد، دوباره آن را برمی‌گردانیم و آب ما «بالا» می‌رود. علیرغم اینکه جریان در دسترس داریم، در هر سیکل کامل دو بار تغییر جهت می دهد. از نظر علمی، به این صورت خواهد بود: فرکانس جریان به فرکانس چرخش ژنراتور در یک میدان مغناطیسی بستگی دارد. تحت شرایط خاص، یک سینوسی خالص یا فقط یک جریان متناوب با دامنه های مختلف دریافت می کنیم.
از نو! این برای درک اینکه چگونه DC در مقابل AC متفاوت است بسیار مهم است. در هر دو قیاس، آب به سمت پایین جریان دارد. اما در مورد جریان مستقیم، مخزن دیر یا زود خالی می شود و برای جریان متناوب، ساعت برای مدت بسیار طولانی آب می ریزد، در حجم بسته است. اما در عین حال در هر دو حالت آب به سمت پایین سرازیر می شود. درست است، در مورد جریان متناوب، نیمی از زمان در سراشیبی جریان دارد، اما به سمت بالا. به عبارت دیگر، جهت حرکت جریان متناوب یک مقدار جبری است، یعنی "+" و "-" دائما در حال تغییر مکان هستند، در حالی که جهت حرکت جریان بدون تغییر باقی می ماند. سعی کنید تامل کنید و این تفاوت را درک کنید. چقدر مد است که در شبکه بگوییم: "تو این را فهمیدی، حالا همه چیز را می دانی."
دلیل تنوع زیاد جریان ها چیست؟
اگر بفهمیم که چه تفاوتی بین جریان مستقیم و متناوب وجود دارد، یک سوال طبیعی مطرح می شود - چرا این همه جریان وجود دارد؟ ما یک جریان را به عنوان استاندارد انتخاب می کنیم و همه چیز یکسان خواهد بود.
اما، همانطور که گفته می شود، "همه جریان ها به یک اندازه مفید نیستند"، به هر حال، بیایید فکر کنیم که کدام جریان خطرناک تر است: مستقیم یا متناوب، اگر تقریباً ماهیت جریان را تصور نکنیم، بلکه ویژگی های آن را تصور کنیم. انسان یک کلودیوم است که الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند. مجموعه ای از عناصر مختلف در آب (اگر کسی نمی داند ما 70٪ آب هستیم). اگر ولتاژی به چنین کلودیوم اعمال شود - شوک الکتریکی، ذرات درون ما شروع به انتقال بار خواهند کرد. همانطور که باید از یک نقطه با پتانسیل بالا به یک نقطه با پتانسیل پایین باشد. خطرناک ترین چیز ایستادن روی زمین است که به طور کلی نقطه ای با پتانسیل بی نهایت صفر است. به عبارت دیگر تمام جریان را به زمین یعنی اختلاف شارژها منتقل می کنیم. بنابراین با یک جهت ثابت حرکت بار، فرآیند یکسان سازی پتانسیل در بدن ما به آرامی انجام می شود. آب را مانند شن از خود عبور می دهیم. و ما می توانیم با خیال راحت مقدار زیادی آب را "جذب" کنیم. با جریان متناوب، تصویر کمی متفاوت است - همه ذرات ما اینجا و آنجا "کشش" می کنند. ماسه نمی تواند آب را آرام بگذراند و کل به هم می ریزد. بنابراین، پاسخ به این سوال که کدام جریان خطرناک تر از یک پاسخ ثابت یا متناوب است، بدون تردید - متناوب است. برای مرجع، آستانه DC 300 میلی آمپر تهدید کننده زندگی. برای جریان متناوب، این مقادیر وابسته به فرکانس هستند و از 35 میلی آمپر شروع می شوند. در جریان 50 هرتز 100 میلی آمپر. موافقم، تفاوت 3-10 برابری به خودی خود به این سؤال پاسخ می دهد: کدام خطرناک تر است؟ اما این بحث اصلی در انتخاب استاندارد فعلی نیست. بیایید همه چیزهایی را که هنگام انتخاب نوع جریان در نظر گرفته می شود ترتیب دهیم:
- تحویل جریان از راه دور... تقریباً تمام جریان مستقیم از بین خواهد رفت.
- تبدیل در مدارهای الکتریکی غیر مشابه با سطح مصرف نامشخص. برای جریان مستقیم، حل مشکل عملا غیرممکن است.
- حفظ ولتاژ ثابت برای AC دو مرتبه ارزانتر از DC است.
- تبدیل انرژی الکتریکی به نیروی مکانیکی در موتورها و ماشین آلات AC بسیار ارزانتر است. چنین موتورهایی معایب خود را دارند و در برخی مناطق نمی توانند جایگزین موتورهای DC شوند.
- بنابراین، برای استفاده انبوه، جریان مستقیم یک مزیت دارد - برای انسان ایمن تر است.
از این رو سازش معقولی که بشریت انتخاب کرده است. نه فقط نوعی جریان، بلکه کل مجموعه تحولات موجود از تولید، تحویل به مصرف کننده، توزیع و استفاده. ما همه آنها را لیست نمی کنیم، اما پاسخ اصلی به سوال مقاله "چگونه جریان مستقیم با جریان متناوب متفاوت است" را در یک کلمه - ویژگی ها در نظر می گیریم. این احتمالاً صحیح ترین پاسخ برای هر هدف خانگی است. و برای درک استانداردها، پیشنهاد می کنیم ویژگی های اصلی این جریان ها را در نظر بگیریم.
ویژگی های اصلی جریان های مورد استفاده امروزه
اگر برای جریان مستقیم از لحظه باز شدن، ویژگی ها به طور کلی بدون تغییر باقی می ماند، پس با جریان های متناوب همه چیز بسیار پیچیده تر است. به این تصویر نگاه کنید - مدلی از جریان جریان در یک سیستم سه فاز از نسل تا مصرف 
از نظر ما، این یک مدل بسیار بصری است که نحوه عکاسی یک فاز، دو یا سه روی آن مشخص است. در عین حال، می توانید ببینید که او چگونه به مصرف کننده می رسد.
در نتیجه یک زنجیره تولید، ولتاژ متناوب و مستقیم (جریان) در مرحله مصرف کننده داریم. بر این اساس، هر چه از مصرف کننده دورتر باشد، جریان و ولتاژ بیشتر می شود. در واقع، در پریز ما، ساده ترین و ضعیف ترین جریان تک فاز متناوب، 220 ولت با فرکانس ثابت 50 هرتز است. فقط افزایش فرکانس می تواند جریان را در این ولتاژ فرکانس بالا ببرد. ساده ترین مثال در آشپزخانه شماست. چاپ مایکروویو یک جریان ساده را به جریانی با فرکانس بالا تبدیل می کند که در واقع به پخت و پز کمک می کند. به هر حال، اجازه دهید به سوال در مورد قدرت مایکروویو پاسخ دهیم - این دقیقاً میزان جریان "عادی" را به جریان های فرکانس بالا تبدیل می کند.
شایان ذکر است که هر تبدیل جریان بیهوده نیست. برای دریافت جریان متناوب، باید شفت را با چیزی بچرخانید. برای دریافت جریان ثابت از آن، باید مقداری از انرژی را به صورت گرما دفع کنید. حتی جریان های انتقال انرژی باید به صورت گرما در هنگام تحویل به آپارتمان با استفاده از ترانسفورماتور تخلیه شود. یعنی هرگونه تغییر در پارامترهای جاری با تلفات همراه است. و البته ضرر و زیان با تحویل جریان به مصرف کننده همراه است. این دانش ظاهراً نظری به ما امکان می‌دهد بفهمیم اضافه‌پرداخت‌های ما برای انرژی از کجا می‌آید، نیمی از سؤالات را حذف می‌کند، چرا 100 روبل روی پیشخوان و 115 روبل در رسید وجود دارد.
به جریانات برگردیم. ما همه چیز را ذکر کرده ایم و حتی می دانیم که جریان مستقیم با جریان متناوب چه تفاوتی دارد، بنابراین بیایید به یاد بیاوریم که به طور کلی چه جریانی وجود دارد.
- دی سی، منبع فیزیک واکنش های شیمیایی با تغییر بار است، می توان با تبدیل یک جریان متناوب به دست آورد. تنوع - جریان ضربه ای، که پارامترهای خود را در محدوده وسیعی تغییر می دهد، اما جهت حرکت را تغییر نمی دهد.
- جریان متناوب... می تواند تک فاز، دو فاز یا سه فاز باشد. فرکانس استاندارد یا بالا چنین طبقه بندی ساده ای کافی است.
نتیجه گیری یا هر جریانی دستگاه خاص خود را دارد
عکس یک ژنراتور جریان در سایانو-شوشنسکایا HPP را نشان می دهد. و در این عکس محل نصب آن است. 
و این یک لامپ معمولی است. 
آیا تفاوت در مقیاس قابل توجه نیست، اگرچه اولین ساخته شده است، از جمله برای کار دوم؟ اگر در مورد این مقاله فکر کنید، مشخص می شود که هر چه دستگاه به شخص نزدیک تر باشد، بیشتر از جریان مستقیم در آن استفاده می شود. به استثنای موتورهای DC و کاربردهای صنعتی، این واقعاً یک استاندارد است که دقیقاً بر اساس این واقعیت است که ما متوجه شده ایم کدام جریان خطرناک تر از جریان مستقیم یا جریان متناوب است. ویژگی های جریان های خانگی بر اساس همین اصل است، زیرا جریان متناوب 220 ولت 50 هرتز یک سازش بین خطر و تلفات است. قیمت مصالحه خودکارهای محافظ است: از فیوز تا RCD. با دور شدن از یک شخص، خود را در منطقه ویژگی های گذرا می یابیم، جایی که هم جریان و هم ولتاژ بالاتر است، و خطر برای انسان در نظر گرفته نمی شود، اما به اقدامات ایمنی توجه می شود - منطقه استفاده صنعتی جاری. دورترین راه از انسان، حتی در صنعت، انتقال و تولید انرژی است. یک فانی صرف در اینجا کاری ندارد - این منطقه متخصصان و متخصصانی است که می دانند چگونه این قدرت را مدیریت کنند. اما حتی با استفاده از برق خانگی و البته هنگام کار با یک برقکار، درک اصول اولیه ماهیت جریان ها هرگز اضافی نخواهد بود.
تفاوت بین AC و DC چیست؟
مفهوم کلی جریان الکتریکی را می توان به صورت حرکت ذرات باردار مختلف (الکترون ها، یون ها) در جهت خاصی بیان کرد. و مقدار آن با تعداد ذرات باردار مشخص می شود که برای مدت معینی از هادی عبور کرده اند.
اگر مقدار ذرات باردار در 1 کولن در مدت زمان 1 ثانیه از بخش خاصی از رسانا عبور کند، در این صورت می توان در مورد قدرت جریان 1 آمپری که از هادی عبور می کند صحبت کرد. بنابراین، تعداد آمپر یا قدرت جریان تعیین می شود. این یک مفهوم کلی از جریان است. حال به مفهوم جریان متناوب و مستقیم و تفاوت آنها می پردازیم.
جریان الکتریکی ثابت طبق تعریف، جریانی است که تنها در یک جهت جریان داشته باشد و در طول زمان تغییری در آن ایجاد نکند. جریان متناوب با این واقعیت مشخص می شود که جهت و اندازه آن در طول زمان تغییر می کند. اگر جریان مستقیم به صورت گرافیکی به صورت یک خط مستقیم نمایش داده شود، آنگاه جریان متناوب طبق قانون سینوسی از هادی عبور می کند و به صورت گرافیکی به صورت سینوسی نمایش داده می شود.
از آنجایی که جریان متناوب طبق قانون سینوسی تغییر می کند، دارای پارامترهایی مانند دوره یک سیکل کامل است که زمان آن با حرف T نشان داده می شود. فرکانس جریان متناوب معکوس با دوره چرخه کامل است. فرکانس جریان متناوب به تعداد دوره های کامل در یک دوره زمانی معین (1 ثانیه) بیان می شود.
50 دوره از این قبیل در شبکه برق AC ما وجود دارد که مربوط به فرکانس 50 هرتز است. F = 1 / T، که در آن دوره برای 50 هرتز 0.02 ثانیه است. F = 1 / 0.02 = 50 هرتز. جریان متناوب با حروف انگلیسی AC و علامت "~" نشان داده می شود. جریان مستقیم دارای علامت DC و علامت "-" است. علاوه بر این، جریان متناوب می تواند تک فاز یا چند فاز باشد. یک شبکه سه فاز عمدتا استفاده می شود.
چرا ولتاژ متناوب در شبکه وجود دارد و ولتاژ ثابت نیست؟
جریان متناوب مزایای زیادی نسبت به جریان مستقیم دارد. تلفات کم در انتقال جریان متناوب در خطوط برق (TL) نسبت به جریان مستقیم. آلترناتورها ساده و ارزان هستند. هنگام انتقال در مسافت های طولانی از طریق خطوط برق، ولتاژ بالا با حداقل جریان به 330 هزار ولت می رسد.
هر چه جریان در خط انتقال کمتر باشد تلفات کمتری خواهد داشت. انتقال جریان مستقیم از راه دور تلفات قابل توجهی را به همراه خواهد داشت. همچنین دینام های فشار قوی بسیار ساده تر و ارزان تر هستند. بدست آوردن ولتاژ کمتر از ولتاژ AC از طریق ترانسفورماتورهای ساده آسان است.
همچنین، به دست آوردن ولتاژ مستقیم از ولتاژ متناوب بسیار ارزان تر از استفاده از مبدل های گران قیمت ولتاژ مستقیم به ولتاژ متناوب است. چنین مبدل هایی دارای راندمان پایین و تلفات بالایی هستند. تبدیل دوگانه در طول مسیر انتقال AC استفاده می شود.
ابتدا 220 - 330 کیلو ولت از ژنراتور دریافت می کند و در فواصل طولانی به ترانسفورماتورهایی که ولتاژ بالا را تا 10 کیلو ولت پایین می آورند منتقل می شود و سپس پست هایی می روند که ولتاژ بالا را تا 380 ولت پایین می آورند. از این پست ها برق به سمت منحرف می شود. مصرف کنندگان و وارد منازل و تابلوهای برق ساختمان آپارتمان می شود.
سه فاز جریان سه فاز 120 درجه جابجا شد
برای ولتاژ تک فاز، یک سینوسی مشخص است و برای ولتاژ سه فاز، سه سینوسی 120 درجه نسبت به یکدیگر افست می شوند. شبکه سه فاز نیز نسبت به شبکه های تک فاز مزایای خود را دارد. این اندازه ترانسفورماتور کوچکتر است، موتورهای الکتریکی نیز از نظر ساختاری کوچکتر هستند.
امکان تغییر جهت چرخش روتور موتور القایی وجود دارد. در یک شبکه سه فاز، 2 ولتاژ می توان به دست آورد - این ولتاژها 380 ولت و 220 ولت هستند که برای تغییر قدرت موتور و تنظیم دمای عناصر گرمایش استفاده می شود. با استفاده از ولتاژ سه فاز در روشنایی، می توانید سوسو زدن لامپ های فلورسنت را که برای آن به فازهای مختلف متصل می شوند، از بین ببرید.
جریان مستقیم در الکترونیک و در تمام لوازم خانگی استفاده می شود، زیرا به راحتی از جریان متغیر با تقسیم آن روی ترانسفورماتور به مقدار مورد نظر و صاف کردن بیشتر تبدیل می شود. منبع جریان ثابت آکومولاتورها، باتری ها، ژنراتورهای جریان ثابت، پنل های LED است. همانطور که می بینید، تفاوت در جریان متناوب و مستقیم قابل توجه است. اکنون یاد گرفتیم - چرا AC در پریز ما جریان دارد و نه DC؟
اکنون تصور تمدن بشری بدون برق غیرممکن است. تلویزیون، کامپیوتر، یخچال، سشوار، ماشین لباسشویی - همه لوازم خانگی روی آن کار می کنند. ناگفته نماند صنعت و شرکت های بزرگ. منبع اصلی انرژی برای گیرنده های الکتریکی جریان متناوب است. و این چیه؟ پارامترها و ویژگی های آن چیست؟ تفاوت جریان مستقیم و متناوب چیست؟ تعداد کمی از مردم پاسخ این سوالات را می دانند.
متغیر در مقابل ثابت
در پایان قرن نوزدهم، به لطف اکتشافات در زمینه الکترومغناطیس، بحثی در مورد اینکه کدام جریان برای ارضای نیازهای انسان بهتر است استفاده شود، به وجود آمد. چه طور همه این ها شروع شد؟ توماس ادیسون شرکت خود را در سال 1878 تأسیس کرد که در آینده به جنرال الکتریک معروف تبدیل شد. این شرکت به سرعت ثروتمند شد و اعتماد سرمایه گذاران و شهروندان عادی ایالات متحده آمریکا را به دست آورد، زیرا چندین صد نیروگاه DC در سراسر کشور ساخته شد. شایستگی ادیسون در اختراع سیستم سه سیم است. جریان مستقیم با اولین موتورهای الکتریکی و لامپ های رشته ای به خوبی کار می کرد. اینها در واقع تنها گیرنده های انرژی در آن زمان بودند. شمارنده که توسط ادیسون نیز اختراع شد، منحصراً بر روی جریان مستقیم کار می کرد. با این حال، در مخالفت با شرکت در حال رشد ادیسون، شرکت‌ها و مخترعان رقابتی مطرح شدند که می‌خواستند جریان مستقیم را با جریان متناوب مخالفت کنند.
معایب اختراع ادیسون
جورج وستینگهاوس، مهندس و تاجر، متوجه یک حلقه ضعیف در حق ثبت اختراع ادیسون شد - ضرر بزرگی در هادی ها. با این حال، او نتوانست طرحی را توسعه دهد که بتواند با این اختراع رقابت کند. معایب جریان DC ادیسون چیست؟ مشکل اصلی انتقال برق در فواصل است. و از آنجایی که با افزایش آن، مقاومت هادی ها نیز افزایش می یابد، به این معنی است که تلفات برق نیز افزایش می یابد. برای پایین آوردن این سطح، یا باید ولتاژ را افزایش داد و این منجر به کاهش قدرت خود جریان یا ضخیم شدن سیم (یعنی کاهش مقاومت هادی) می شود. در آن زمان هیچ راهی برای افزایش موثر ولتاژ DC وجود نداشت، بنابراین نیروگاه های ادیسون ولتاژ را نزدیک به دویست ولت نگه داشتند. متأسفانه جریان های برق منتقل شده از این طریق نمی تواند پاسخگوی نیاز شرکت های صنعتی باشد. جریان مستقیم نمی تواند تولید برق را برای مصرف کنندگان قدرتمندی که در فاصله قابل توجهی از نیروگاه قرار دارند تضمین کند. و افزایش ضخامت سیم ها یا ساخت ایستگاه های بیشتر بسیار گران بود.
AC در مقابل DC
به لطف ترانسفورماتور ساخته شده در سال 1876 توسط مهندس پاول یابلوچکوف، تغییر ولتاژ جریان متناوب بسیار ساده بود که امکان انتقال آن را در طول صدها و هزاران کیلومتر فراهم کرد. با این حال، در آن زمان هیچ موتوری وجود نداشت که با جریان متناوب کار کند. بر این اساس، هیچ ایستگاه تولید یا شبکه انتقال وجود نداشت.
اختراعات نیکولا تسلا
مزیت بدون شک دائمی زیاد دوام نیاورد. نیکولا تسلا، که به عنوان مهندس در شرکت ادیسون کار می کرد، متوجه شد که جریان مستقیم نمی تواند برق بشر را تامین کند. قبلاً در سال 1887، تسلا چندین اختراع را برای دستگاه های جریان متناوب به طور همزمان دریافت کرد. مبارزه کامل برای سیستم های کارآمدتر آغاز شد. رقبای اصلی تسلا تامسون و استنلی بودند. و در سال 1888، یک مهندس صربستانی به پیروزی آشکاری دست یافت که سیستمی را ارائه کرد که قادر به انتقال انرژی الکتریکی در فواصل صدها مایل بود. مخترع جوان به سرعت توسط وستینگهاوس تسخیر شد. با این حال، بلافاصله درگیری بین شرکت های ادیسون و وستینگهاوس آغاز شد. قبلاً در سال 1891، تسلا یک سیستم جریان متناوب سه فازی را توسعه داد که به او اجازه داد در مناقصه ساخت یک نیروگاه عظیم برق برنده شود. از آن زمان به بعد جریان متناوب به وضوح جایگاه رهبری را به دست گرفته است. دائمی در همه جبهه ها از مواضع خود دست کشید. به خصوص هنگامی که یکسو کننده هایی وجود داشت که قادر به تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم بودند که برای همه گیرنده ها راحت شد.
تعریف جریان AC
نمونه ای از ساده ترین ژنراتور
به عنوان ساده ترین منبع، از یک قاب مستطیلی ساخته شده از مس استفاده می شود که روی یک محور ثابت شده و با استفاده از یک تسمه درایو در یک میدان مغناطیسی می چرخد. انتهای این قاب به حلقه های لغزنده مسی لحیم شده است که روی برس ها می لغزند. آهنربا میدان مغناطیسی ایجاد می کند که به طور مساوی در فضا توزیع شده است. چگالی خطوط میدان مغناطیسی در اینجا در هر قسمت یکسان است. قاب دوار از این خطوط عبور می کند و یک نیروی الکتریکی متناوب (EMF) در طرفین آن القا می شود. با هر چرخش، جهت EMF کل معکوس می شود، زیرا دو طرف کار قاب از قطب های مختلف آهنربا در هر دور عبور می کنند. از آنجایی که سرعت عبور از خطوط نیرو تغییر می کند، مقدار نیروی الکتروموتور نیز متفاوت می شود. بنابراین، اگر قاب را به طور یکنواخت بچرخانید، نیروی الکتروموتور القایی به طور دوره ای هم در جهت و هم از نظر بزرگی تغییر می کند، می توان آن را با استفاده از دستگاه های خارجی اندازه گیری کرد و در نتیجه برای ایجاد جریان متناوب در مدارهای خارجی استفاده کرد.
سینوسی
چیست؟ جریان متناوب از نظر گرافیکی با یک منحنی موج دار - یک سینوسی مشخص می شود. بر این اساس، EMF، جریان و ولتاژ که بر اساس این قانون تغییر می کنند، پارامترهای سینوسی نامیده می شوند. این منحنی به این دلیل نامگذاری شده است که تصویری از یک متغیر مثلثاتی - سینوس است. این ماهیت سینوسی جریان متناوب است که در تمام مهندسی برق رایج است.
پارامترها و خصوصیات
جریان متناوب پدیده ای است که با پارامترهای خاصی مشخص می شود. اینها شامل دامنه، فرکانس و دوره است. دومی (که با حرف T مشخص می شود) دوره زمانی است که در طی آن ولتاژ، جریان یا EMF یک چرخه تغییر کامل را تکمیل می کند. هر چه روتور ژنراتور سریعتر بچرخد دوره کوتاهتر خواهد بود. فرکانس (f) تعداد دوره های کامل جریان، ولتاژ یا EMF است. بر حسب هرتز (هرتز) اندازه گیری می شود و تعداد دوره های یک ثانیه را نشان می دهد. بر این اساس، هر چه دوره طولانی تر باشد، فرکانس کمتر است. دامنه چنین پدیده ای به عنوان جریان متناوب، بزرگترین مقدار آن نامیده می شود. دامنه ولتاژ، جریان یا نیروی الکتروموتور به ترتیب با حروف با شاخص "t" - U t I t، E t ثبت می شود. اغلب مقدار rms به پارامترها و ویژگی های جریان متناوب اشاره می شود. ولتاژ، جریان یا EMF که در هر لحظه از زمان در مدار عمل می کند یک مقدار آنی است (با حروف کوچک - i، u، e مشخص شده است). با این حال، ارزیابی جریان متناوب، کار انجام شده توسط آن، گرمای تولید شده توسط مقدار لحظه ای دشوار است، زیرا دائما در حال تغییر است. بنابراین، یک جریان موثر استفاده می شود که قدرت جریان مستقیم را مشخص می کند، که در طول عبور از هادی به اندازه جریان متناوب گرما آزاد می کند.
مدت ها پیش، جریان الکتریکی توسط دانشمندان اختراع شد. اولین اختراع دائمی بود. اما بعداً نیکولا تسلا با انجام آزمایشاتی در آزمایشگاه خود، جریان متناوب را اختراع کرد. تفاوت های زیادی بین آنها وجود داشت و هنوز هم وجود دارد که بر اساس آنها یکی از آنها در تجهیزات کم جریان استفاده می شود و دیگری توانایی پوشش مسافت های مختلف را با تلفات کم دارد. اما خیلی به بزرگی جریان ها بستگی دارد.
جریان AC و DC: تفاوت و ویژگی ها
تفاوت بین جریان متناوب و جریان مستقیم را می توان از تعاریف فهمید. برای درک بهتر اصل عملکرد و ویژگی ها، دانستن عوامل زیر ضروری است.
تفاوت های اصلی عبارتند از:
- حرکت ذرات باردار؛
- نحوه تولید.
متغیر جریانی است که در آن ذرات باردار قادر به تغییر جهت حرکت و بزرگی در زمان معینی هستند. پارامترهای اصلی جریان متناوب شامل ولتاژ و فرکانس آن است.
در حال حاضر شبکه های برق عمومی و اشیاء مختلف از جریان متناوب با ولتاژ و فرکانس مشخص استفاده می کنند. این پارامترها توسط تجهیزات و دستگاه ها تعیین می شوند.
توجه داشته باشید! در شبکه های برق خانگی از جریان 220 ولت و فرکانس ساعت 50 هرتز استفاده می شود.
جهت حرکت و فرکانس ذرات باردار در جریان مستقیم بدون تغییر است. این جریان برای تامین برق وسایل مختلف خانگی مانند تلویزیون و کامپیوتر استفاده می شود.
با توجه به اینکه جریان متناوب از نظر روش تولید و انتقال در فواصل مختلف ساده تر و مقرون به صرفه تر است، زمینه ساز برقی شدن تاسیسات شده است. جریان متناوب در نیروگاه های مختلف تولید می شود که از طریق هادی ها به مصرف کننده می رسد.
جریان مستقیم که با تبدیل جریان متناوب یا واکنش های شیمیایی (مثلاً یک باتری قلیایی) به دست می آید. برای تبدیل، از ترانسفورماتورهای جریان استفاده می شود.
چه سطحی از استرس برای یک فرد قابل قبول است: ویژگی ها
برای اینکه بدانیم چه مقادیری از جریان الکتریکی برای یک فرد مجاز است، جداول مربوطه تهیه شده است که مقادیر جریان متناوب و مستقیم و زمان را نشان می دهد.
پارامترهای قرار گرفتن در معرض جریان الکتریکی:
- قدرت؛
- فرکانس؛
- زمان؛
- رطوبت نسبی.
ولتاژ و جریان لمسی مجاز که در حالت های مختلف تاسیسات الکتریکی از بدن انسان عبور می کند از مقادیر زیر تجاوز نمی کند.
جریان متناوب 50 هرتز، نباید بیشتر از 2.0 ولت و قدرت جریان 0.3 میلی آمپر باشد. جریانی با فرکانس 400 هرتز، ولتاژ 3.0 ولت و قدرت جریان 0.4 میلی آمپر. جریان ثابت با ولتاژ 8 و قدرت جریان 1 میلی آمپر. قرار گرفتن ایمن در معرض جریان با چنین نشانگرهایی تا 10 دقیقه.
توجه داشته باشید! اگر کار الکتریکی در دماهای بالا و رطوبت نسبی بالا انجام شود، این مقادیر سه برابر کاهش می یابد.
در تاسيسات الكتريكي با ولتاژ تا 100 ولت كه به صورت مستحكم به زمين متصل مي شوند و يا نول عایق هستند جريانات لمسي ايمن به شرح زير است.
AC 50 هرتز با ولتاژ پخش شده از 550 تا 20 ولت و جریان از 650 تا 6 میلی آمپر، AC 400 هرتز با ولتاژ از 650 تا 36 ولت و جریان مستقیم از 650 تا 40 ولت، نباید روی بدن انسان در محدوده 0.01 تأثیر بگذارد. به 1 ثانیه
جریان متناوب خطرناک برای انسان
اعتقاد بر این است که جریان الکتریکی متناوب خطرناک ترین برای زندگی انسان است. اما این مشروط است، اگر وارد جزئیات نشوید. خیلی به مقادیر و عوامل مختلف بستگی دارد.
عوامل موثر بر قرار گرفتن در معرض خطر:
- مدت زمان تماس؛
- مسیر جریان الکتریکی؛
- جریان و ولتاژ؛
- چه مقاومت بدن
طبق قوانین PUE، خطرناک ترین جریان برای یک فرد متناوب با فرکانس است که از 50 تا 500 هرتز متغیر است.
شایان ذکر است که به شرط اینکه قدرت جریان از 9 میلی آمپر تجاوز نکند ، هر کسی می تواند خودش از شر قسمت حامل جریان برق خلاص شود.
اگر از این مقدار تجاوز شود، برای خلاص شدن از اثرات جریان الکتریکی، فرد به کمک قوی نیاز دارد. این به این دلیل است که جریان متناوب بسیار بیشتر قادر به تحریک انتهای عصبی و ایجاد گرفتگی غیرارادی عضلات است.
به عنوان مثال، هنگام لمس قسمت زنده دستگاه با قسمت داخلی کف دست، اسپاسم عضلانی به مرور زمان مشت را بیشتر گره می‌کند.
چرا جریان متناوب خطرناک تر است؟ با همان مقادیر قدرت فعلی، متناوب چندین برابر تأثیر قوی تری بر بدن دارد.
از آنجایی که جریان متناوب بر پایانه های عصبی و ماهیچه ها تأثیر می گذارد، شایان ذکر است که این امر بر کار عضله قلب نیز تأثیر می گذارد. از آن نتیجه می شود که با تماس با جریان متناوب، خطر مرگ افزایش می یابد.
یک شاخص مهم مقاومت بدن انسان است. اما با شوک AC در فرکانس های بالا، مقاومت بدن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
مقدار جریان مستقیم خطرناک برای انسان چقدر است؟
جریان مستقیم می تواند برای انسان خطرناک باشد. البته متغیر، ده برابر خطرناک تر. اما اگر جریان ها را در مقادیر مختلف در نظر بگیریم، یک ثابت می تواند بسیار خطرناک تر از یک متناوب باشد.
تأثیر جریان مستقیم بر روی یک شخص با موارد زیر به اشتراک گذاشته می شود:
- 1 آستانه؛
- 2 آستانه؛
- 3 آستانه.
هنگامی که در معرض جریان مستقیم آستانه اول (جریان محسوس) قرار می گیرند، دست ها شروع به لرزیدن می کنند و احساس سوزن سوزن شدن خفیفی ظاهر می شود.
آستانه دوم (اجازه ندادن جریان)، در محدوده 5 تا 7 میلی آمپر، پایین ترین مقداری است که در آن فرد نمی تواند خود را از هادی آزاد کند.
این جریان خطرناک نیست، زیرا مقاومت بدن انسان بالاتر از مقادیر آن است.
آستانه سوم (فیبریلاسیون)، در مقادیر 100 میلی آمپر و بالاتر، جریان به شدت بر بدن و اندام های داخلی تأثیر می گذارد. در این حالت، جریان، در این مقادیر، می تواند باعث انقباض آشفته عضله قلب شده و منجر به توقف آن شود.
قدرت ضربه تحت تأثیر عوامل دیگر است. به عنوان مثال، پوست خشک انسان دارای مقاومت 10 تا 100 کیلو اهم است. اما اگر لمس با سطح مرطوب پوست رخ دهد، مقاومت به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
