Nii vahelduvvool kui ka alalisvool kirjeldavad kahte tüüpi voolu vooluahelat. Alalisvoolus voolab elektrilaeng või vool ühes suunas. Vahelduvvoolus muudab elektrilaeng perioodiliselt suunda. Pinge vahelduvvooluahelates muutub mõnikord ka vastupidiseks, kuna vool muudab suunda. Suurem osa digitaalsest elektroonikast mille ehitate DC abil. Mõnest vahelduvvoolu mõistest on siiski lihtne aru saada. Enamik maju on traadiga vahelduvvoolu jaoks, nii et kui teie idee ühendada oma Tardise meloodiakasti projekt pistikupesaga, peate teisendada vahelduvvool alalisvooluks . Vahelduvvoolul on ka mõningaid kasulikke omadusi, näiteks on võimalik pingetase teisendada ühe komponendiga, näiteks trafona, mistõttu peame esialgu valima vahelduvvoolu vahendid elektrienergia edastamiseks pikkade vahemaade tagant.

Mis on vahelduvvool (AC)

Vahelduvvool tähendab perioodiliselt suunda muutvat laenguvoolu. Selle tagajärjel muutub pinge tase koos vooluga ka vastupidiseks. Vahelduvvoolu kasutatakse majade, hoonete, kontorite jne toitmiseks.

AC tekitamine

Vahelduvvoolu saab toota seadme abil, mida nimetatakse generaatoriks. See seade on eritüüp elektrigeneraator mõeldud vahelduvvoolu tootmiseks.

AC tekitamine

“kuidas teha yagi antenni ”

Magnetvälja sees pööratakse traadi aas, mis indutseerib voolu mööda traati. Traadi pöörlemine pärineb erinevatest ressurssidest nagu auruturbiin, tuuleturbiin, voolav vesi jne. Kuna traat pöörleb ja siseneb perioodiliselt erinevasse magnetpolaarsusse, vahelduvad traadil pinge ja vool. Siin on väike animatsioon, mis näitab seda põhimõtet:

Vahelduvvoolu tekitamiseks veetorude komplektis ühendame kolvi mehaanilised omadused, mis liigutavad torudes vett edasi-tagasi (meie 'vahelduvvool').

Lainevormid

Vahelduvvoolu võib esineda mitmel kujul, kui vool ja pinge vahelduvad. Kui ühendame ostsilloskoobi vahelduvvoolu ahelaga ja joonistame selle pinge, võime pika aja jooksul näha mitmeid erinevaid lainekujusid. Siinuslaine on kõige tavalisem vahelduvvoolu tüüp. Enamiku kodude ja kontorite vahelduvvoolul on võnkepinge, mis tekitab siinuslaine.

Siinuslaine

Muud AC vormid hõlmavad ruudu- ja kolmnurga laine. Ruutlaineid kasutatakse sageli digitaalses ja lülituselektroonikas ning need testivad ka nende toimimist.

Ruutlaine

Kolmnurga lained on kasulikud lineaarse elektroonika, näiteks võimendite testimiseks.

Kolmnurga laine

Siinuslaine kirjeldamine

Sageli peame matemaatiliselt kirjeldama vahelduvvoolu lainekuju. Selle näite puhul kasutame tavalist siinust. Siinuslainel on kolm osa: sagedus, amplituud ja faas.

Vaadates lihtsalt pinget, võime kirjeldada siinuslaine matemaatilist võrrandit:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) on meie pinge aja funktsioonina, mis tähendab, et meie pinge muutub aja muutudes.

VP on amplituud. See kirjeldab maksimaalset pinget, mille meie siinuslaine võib mõlemas suunas saavutada, tähendab, et meie pinge võib olla + VP volti, -VP volti.

Funktsioon sin () näitab, et meie pinge on perioodilise siinuslaine kujul, mis on sujuv võnkumine 0 V ümber.

2π on konstant, mis muudab sageduse tsüklitest või hertsides nurksageduseks (radiaanid sekundis).

f näitab siinuslaine sagedust. See on antud hertside või ühikute sekundis kujul.

t on meie sõltuv muutuja: aeg (sekundites mõõdetuna). Aja muutudes muutub ka meie lainekuju.

φ kirjeldab siinuslaine faasi. Faas mõõdab lainekuju nihkumist aja suhtes. Sageli antakse see arvuna vahemikus 0 kuni 360 ja mõõdetakse kraadides. Siinuslaine perioodilisuse tõttu muutub lainekuju 360 ° võrra nihutatuna uuesti samaks lainekujuks, justkui nihutataks 0 ° võrra. Lihtsuse huvides eeldame, et selle õpetuse ülejäänud faas on 0 °.

Hea näite selle kohta, kuidas vahelduvvoolu lainekuju töötab, võime pöörduda oma usaldusväärse müügikoha poole. Ameerika Ühendriikides on meie kodudele antud toiteallikas umbes 170 V null-tipp (amplituud) ja 60 Hz (sagedus) vahelduvvool. Võime võrrandi saamiseks ühendada need arvud oma valemiga

V (t) = 170 patt (2π60t)

Selle võrrandi joonistamiseks saame kasutada oma käepärast graafikakalkulaatorit. Kui graafikute kalkulaator pole saadaval, võime kasutada tasuta veebipõhist graafikute koostamise programmi nagu Desmos.

graafikakalkulaator

Rakendused

Kodu- ja kontoripunkte kasutatakse vahelduvvoolus peaaegu alati. Seda seetõttu, et vahelduvvoolu tekitamine ja transportimine pikki vahemaid on suhteliselt lihtne. Kõrgepinge, näiteks üle 110kV, kaotab elektrienergia ülekanne vähem energiat. Kõrgem pinge tähendab väiksemat voolu ja madalam vool takistuse tõttu vähem elektriliinis tekkivat soojust. Trafode abil saab vahelduvvoolu kõrgepingest hõlpsasti teisendada.

AC on ka võimeline elektrimootorite toitmine . Mootorid ja generaatorid on täpselt sama seade, kuid mootorid muudavad elektrienergia mehaaniliseks energiaks. See on kasulik paljude suurte seadmete jaoks, nagu külmikud, nõudepesumasinad ja nii edasi, mis töötavad vahelduvvoolu abil.

Mis on alalisvool (DC)

Alalisvool tähendab elektrilaengu ühesuunalist voolu. Seda toodetakse sellistest allikatest nagu patareid, toiteallikad, päikesepatareid, termopaarid või dünamod. Alalisvool võib voolata sellises juhis nagu traat, kuid see võib voolata ka isolaatorite, pooljuhtide või vaakumi kaudu nagu elektron- või ioonikiirtes.

DC tekitamine

Alalisvoolu saab genereerida mitmel viisil

Vahelduvvoolugeneraator, mis on valmistatud seadmega, mida nimetatakse 'kommutaatoriks', võib toota alalisvoolu
Alaldi nimelise seadme vahelduvvoolu alalisvoolu muundamine
Patareid annavad alalisvoolu, mis tekib aku sees toimuva keemilise reaktsiooni tagajärjel

Kasutades taas meie veeanaloogiat, on alalisvool sarnane veepaagiga, mille otsas on voolik.

DC tekitamine

Paak saab vett tõugata ainult ühel viisil: voolikust välja. Sarnaselt meie alalisvoolu tootvale patareile ei voola torude kaudu vett, kui paak on tühi.

DC kirjeldamine

Alalisvoolu määratletakse kui 'ühesuunalist' voolu voolu ja vool voolab ainult ühes suunas. Pinge ja vool võivad pika aja jooksul erineda, nii et voolusuund ei muutu. Asjade lihtsustamiseks eeldame, et pinge on konstant. Näiteks pakub Aku 1,5 V, mida saab matemaatilises võrrandis kirjeldada järgmiselt:

V (t) = 1,5 V

Kui seda aja jooksul koostada, näeme konstantset pinget

DC graafik

Ülaltoodud graafik tähendab, et saame püsiva pinge tagamiseks aja jooksul arvestada enamiku alalisvooluallikatega. Tegelikult tühjeneb aku aeglaselt, see tähendab, et aku kasutamisel pinge langeb. Enamikul eesmärkidel võime eeldada, et pinge on konstantne.

Rakendused

Kõik elektroonika projektid ja SparkFunis müügil olevad osad töötavad DC-l. Kõik, mis akust tühjaks saab, vahelduvvooluadapteriga seina saab või USB-kaablit kasutab, sõltub alalisvoolust. Alalisvoolu elektroonika näited hõlmavad järgmist:

“elektriprojektid, mida kodus teha ”

Mobiiltelefonid
Taskulambid
LilyPadi põhinev D&D Dice Gauntlet
Lameekraaniga telerid (vahelduvvooluks teisendatav teler lülitub telerisse)
Hübriid- ja elektrisõidukid

Seega on kõik see, mis on vahelduvvool, alalisvool ja selle rakendused. Loodame, et olete sellest kontseptsioonist paremini aru saanud. Lisaks sellele on kahtlusi selle kontseptsiooni suhtes või mis tahes elektri- ja elektroonikaprojektid , esitage palun oma väärtuslikud ettepanekud, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis vahe on vahelduvvoolul ja alalisvoolul ?

Foto autorid: