Was ist der Unterschied zwischen Wechsel- und Gleichströmen?

In der heutigen Welt ist Elektrizität neben dem Sauerstoff im Menschen am wichtigsten. Als der Strom erfunden wurde, haben im Laufe der Jahre viele Veränderungen stattgefunden. Der dunkle Planet verwandelte sich in einen Planeten der Lichter. Tatsächlich machte es das Leben unter allen Umständen so einfach. Alle Geräte, Branchen, Büros, Häuser, Technologien und Computer werden mit Strom betrieben. Hier wird Energie in zwei Formen vorliegen, d.h. Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) . In Bezug auf diese Ströme und den Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom werden ihre Grundfunktion und ihre Verwendung ausführlich erörtert. Seine Eigenschaften werden auch in einer tabellarischen Spalte erläutert.

Unterschied zwischen AC und DC

Der Stromfluss kann auf zwei Arten erfolgen: Wechselstrom (Wechselstrom) und Gleichstrom (Gleichstrom). Elektrizität kann als Elektronenfluss durch einen Leiter wie einen Draht definiert werden. Die Hauptunterschiede zwischen Wechselstrom und Gleichstrom liegen hauptsächlich in der Richtung, in die die Elektronen liefern. Im Gleichstrom erfolgt der Elektronenfluss in einer Richtung und im Wechselstrom ändert der Elektronenfluss seine Richtung wie vorwärts und dann rückwärts. Der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom umfasst hauptsächlich Folgendes

Unterschied zwischen AC und DC

Wechselstrom (AC)

Wechselstrom ist definiert als der Ladungsfluss, der die Richtung periodisch ändert. Das Ergebnis ist, dass sich der Spannungspegel zusammen mit dem Strom ebenfalls umkehrt. Grundsätzlich wird Wechselstrom verwendet, um Industrien, Häuser, Bürogebäude usw. mit Strom zu versorgen.

Wechselstromquelle

Erzeugung von Wechselstrom

Wechselstrom wird unter Verwendung einer sogenannten Lichtmaschine erzeugt. Es ist für die Erzeugung von Wechselstrom ausgelegt. Innerhalb eines Magnetfeldes wird eine Drahtschleife gesponnen, aus der induzierter Strom entlang des Drahtes fließt. Hier kann die Drehung des Drahtes von einem beliebigen Mittel kommen, d. H. Von einer Dampfturbine, fließendem Wasser, einer Windkraftanlage und so weiter. Dies liegt daran, dass sich der Draht dreht und periodisch in eine andere magnetische Polarität eintritt, wobei sich Strom und Spannung im Draht abwechseln.

Erzeugung von Alternativstrom

Daraus kann der erzeugte Strom viele Wellenformen wie Sinus, Quadrat und Dreieck haben. In den meisten Fällen wird die Sinuswelle jedoch bevorzugt, da sie leicht zu erzeugen ist und Berechnungen problemlos durchgeführt werden können. Für den Rest der Welle ist jedoch ein zusätzliches Gerät erforderlich, um sie in entsprechende Wellenformen umzuwandeln, oder die Form der Ausrüstung muss geändert werden, und die Berechnungen sind zu schwierig. Die Beschreibung der Sinuswellenform wird unten diskutiert.

Beschreibung einer Sinuswelle

Im Allgemeinen kann die Wechselstromwellenform mit Hilfe mathematischer Begriffe leicht verstanden werden. Für diese Sinuswelle sind die drei Dinge, die erforderlich sind, Amplitude, Phase und Frequenz.

Wenn man nur die Spannung betrachtet, kann eine Sinuswelle wie folgt beschrieben werden:

V (t) = V._P.Sünde (2πft + Ø)

V (t): Es ist eine Funktion der Zeit einer Spannung. Dies bedeutet, dass sich mit der Zeit auch unsere Spannung ändert. In der obigen Gleichung beschreibt der Term, der rechts vom Gleichheitszeichen steht, wie sich die Spannung über die Zeit ändert.

VP: Es ist die Amplitude. Dies gibt an, wie maximal die Spannung sein kann, die die Sinuswelle in beide Richtungen erreichen kann, d. H. -VP Volt, + VP Volt oder irgendwo dazwischen.

Die Funktion von sin () besagt, dass die Spannung in Form einer periodischen Sinuswelle vorliegt und bei 0 V als gleichmäßige Schwingung wirkt.

Hier ist 2π konstant. Es wandelt die Frequenz von Zyklen in Hertz in Winkelfrequenz im Bogenmaß pro Sekunde um.

Hier beschreibt f die Sinuswellenfrequenz. Dies erfolgt in Einheiten pro Sekunde oder Hertz. Die Frequenz gibt an, wie oft eine bestimmte Wellenform innerhalb einer Sekunde auftritt.

Hier ist t eine abhängige Variable. Es wird in Sekunden gemessen. Wenn sich die Zeit ändert, ändert sich auch die Wellenform.

Das φ beschreibt die Phase der Sinuswelle. Die Phase ist definiert als die zeitliche Verschiebung der Wellenform. Es wird in Grad gemessen. Die periodische Natur der Sinuswelle verschiebt sich um 360 °. Sie wird dieselbe Wellenform, wenn sie um 0 ° verschoben wird.

Für die obige Formel werden die Echtzeitanwendungswerte addiert, indem die Vereinigten Staaten als Referenz verwendet werden

Root Mean Square (RMS) ist ein weiteres kleines Konzept, das bei der Berechnung der elektrischen Leistung hilft.

V (t) = 170 Sin (2 & pgr; 60 t)

Anwendungen von AC

• Heim- und Bürosteckdosen werden mit Wechselstrom betrieben.
• Das Erzeugen und Übertragen von Wechselstrom über große Entfernungen ist einfach.
• Es geht weniger Energie verloren elektrische Energieübertragung für hohe Spannungen (> 110 kV).
• Höhere Spannungen bedeuten niedrigere Ströme, und bei niedrigeren Strömen wird weniger Wärme in der Stromleitung erzeugt, was offensichtlich auf einen geringen Widerstand zurückzuführen ist.
• Wechselstrom kann mit Hilfe von Transformatoren leicht von Hochspannung in Niederspannung und umgekehrt umgewandelt werden.
• Wechselstrom die Elektromotoren .
• Es ist auch nützlich für viele große Geräte wie Kühlschränke, Geschirrspüler usw.
• Gleichstrom

Gleichstrom (DC) ist die Bewegung elektrischer Ladungsträger, d. H. Elektronen in einem unidirektionalen Fluss. In DC ändert sich die Intensität des Stroms mit der Zeit, aber die Bewegungsrichtung bleibt immer gleich. Hier wird Gleichstrom als Spannung bezeichnet, deren Polarität sich niemals umkehrt.

Gleichstromquelle

In einem Gleichstromkreis treten Elektronen aus dem Minus- oder Minuspol aus und bewegen sich in Richtung des Plus- oder Positivpols. Einige der Physiker definieren DC auf dem Weg von Plus nach Minus.

Gleichstromquelle

Im Allgemeinen wird die Grundquelle für Gleichstrom von Batterien, elektrochemischen und Photovoltaikzellen erzeugt. AC wird jedoch weltweit am meisten bevorzugt. In diesem Szenario kann AC in DC konvertiert werden. Dies geschieht in mehreren Schritten. Anfangs ist die Netzteil besteht aus ein Transformator, der später mit Hilfe eines Gleichrichters in Gleichstrom umgewandelt wurde. Es verhindert, dass sich der Stromfluss umkehrt, und ein Filter eliminiert Strompulsationen im Ausgang des Gleichrichters. Dies ist das Phänomen, wie Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird

Beispiel einer Batterie zum Aufladen

Damit jedoch alle elektronischen und Computerhardware funktionieren, benötigen sie Gleichstrom. Die meisten Festkörpergeräte benötigen einen Spannungsbereich zwischen 1,5 und 13,5 Volt. Die aktuellen Anforderungen variieren entsprechend den verwendeten Geräten. Zum Beispiel reicht der Bereich von praktisch Null für eine elektronische Armbanduhr bis zu mehr als 100 Ampere für einen Funkverstärker. Geräte, die einen Hochleistungs-Radio- oder Rundfunksender oder -fernseher oder eine CRT-Anzeige (Kathodenstrahlröhre) oder Vakuumröhren verwenden, benötigen etwa 150 Volt bis mehrere tausend Volt Gleichstrom.

Beispiel einer Batterie zum Aufladen

Der Hauptunterschied zwischen AC und DC wird in der folgenden Vergleichstabelle erläutert

Hauptunterschiede zwischen Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC)

Die Hauptunterschiede zwischen AC und DC umfassen Folgendes.

• Die Richtung des Stromflusses ändert sich im normalen Zeitintervall, dann ist diese Art von Strom als Wechselstrom oder Wechselstrom bekannt, während der Gleichstrom unidirektional ist, da er nur in einer einzigen Richtung fließt.
• Der Fluss der Ladungsträger in einem Wechselstrom fließt durch Drehen einer Spule innerhalb des Magnetfelds, andernfalls durch Drehen eines Magnetfelds innerhalb einer unbeweglichen Spule. In Gleichstrom fließen die Ladungsträger, indem der Magnetismus zusammen mit dem Draht stabil gehalten wird.
• Die Frequenz des Wechselstroms reicht je nach Länderstandard von 50 Hertz bis 60 Hertz, während die Gleichstromfrequenz immer Null bleibt.
• Der PF (Leistungsfaktor) des Wechselstroms liegt zwischen 0 und 1, während der Gleichstromleistungsfaktor immer eins bleibt.
• Die Erzeugung von Wechselstrom kann unter Verwendung einer Lichtmaschine erfolgen, während der Gleichstrom durch die Batterie, die Zellen und den Generator erzeugt werden kann.
• Die Wechselstromlast ist resistiv induktiv, ansonsten kapazitiv, während die Gleichstromlast immer resistiv ist.
• Die grafische Darstellung eines Wechselstroms kann über verschiedene ungleichmäßige Wellenformen wie periodisch, dreieckig, sinusförmig, quadratisch, sägezahn usw. erfolgen, während der Gleichstrom durch die gerade Linie dargestellt wird.
• Die Übertragung von Wechselstrom kann über eine lange Strecke durch einige Verluste erfolgen, während der Gleichstrom mit geringen Verlusten über extrem lange Strecken überträgt.
• Die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom kann mit einem Gleichrichter erfolgen, während der Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom verwendet wird.
• Die Erzeugung und Übertragung von Wechselstrom kann mit wenigen Umspannwerken erfolgen, während Gleichstrom mehr Umspannwerke verwendet.
• Die Anwendungen von Wechselstrom umfassen Fabriken, Haushalte, Industrien usw., während der Gleichstrom in Blitzlichtern, elektronischen Geräten, Galvanik, Elektrolyse, Hybridfahrzeugen und dem Schalten der Feldwicklung im Rotor verwendet wird.
• Gleichstrom ist im Vergleich zu Wechselstrom sehr gefährlich. Bei Wechselstrom ist der Fluss der Stromstärke im normalen Zeitintervall hoch und niedrig, während bei Gleichstrom die Größe ebenfalls gleich ist. Sobald der menschliche Körper schockiert ist, tritt der Wechselstrom in einem normalen Zeitintervall in den menschlichen Körper ein und aus, während der Gleichstrom den menschlichen Körper kontinuierlich stört.

Was sind die Vorteile von Wechselstrom gegenüber Gleichstrom?

Die Hauptvorteile von Wechselstrom im Vergleich zu Gleichstrom umfassen die folgenden.

• Wechselstrom ist nicht teuer und erzeugt den Strom im Vergleich zu Gleichstrom leicht.
• Der durch Wechselstrom eingeschlossene Raum ist mehr als Gleichstrom.
• Bei Wechselstrom ist der Leistungsverlust während der Übertragung im Vergleich zu Gleichstrom geringer.

Warum wird Wechselspannung über Gleichspannung gewählt?

Die Hauptgründe für die Auswahl der Wechselspannung gegenüber der Gleichspannung sind hauptsächlich die folgenden.
Der Energieverlust beim Übertragen der Wechselspannung ist im Vergleich zur Gleichspannung gering. Wenn sich der Transformator in einiger Entfernung befindet, ist die Installation sehr einfach. Der Vorteil der Wechselspannung besteht darin, die Spannung je nach Notwendigkeit zu erhöhen und zu verringern.

AC & DC Origins

Ein Magnetfeld in der Nähe eines Drahtes kann den Elektronenfluss auf eine einzige Weise durch den Draht verursachen, da sie vom negativen Teil eines Magneten abgestoßen und in Richtung des positiven Teils angezogen werden. Auf diese Weise wurde die Energie einer Batterie hergestellt, was durch die Arbeit von Thomas Edison erkannt wurde. Wechselstromgeneratoren haben das Gleichstrombatteriesystem von Edison langsam verändert, da Wechselstrom sehr sicher ist, um Strom über große Entfernungen zu übertragen und mehr Strom zu erzeugen.

Der Wissenschaftler Nikola Tesla hat einen Rotationsmagneten verwendet, um den Magnetismus allmählich durch den Draht aufzubringen. Sobald der Magnet in eine einzige Richtung geneigt wurde, fließen Elektronen in Richtung des Positivs. Wenn jedoch die Richtung des Magneten gedreht wurde, werden auch die Elektronen gedreht.

Anwendungen von AC & DC

Wechselstrom wird zur Stromverteilung verwendet und bietet viele Vorteile. Dies kann mit Hilfe eines Transformators leicht in andere Spannungen umgewandelt werden, da Transformatoren keinen Gleichstrom verwenden.

Bei einer hohen Spannung tritt bei jeder Stromübertragung weniger Verlust auf. Zum Beispiel führt eine 250-V-Versorgung 1 Ω Widerstand und 4 Ampere Leistung. Da die Leistung in Watt gleich Volt x Ampere ist, kann die übertragene Leistung 1000 Watt betragen, während der Leistungsverlust I2 x R = 16 Watt beträgt.

Wechselstrom wird zur Übertragung von Hochspannungsstrom verwendet.

Wenn eine Spannungsleitung 4 Ampere Leistung führt, jedoch 250 kV hat, führt sie 4 Ampere Leistung, aber der Leistungsverlust ist der gleiche, jedoch ist das gesamte Übertragungssystem mit 1 MW und 16 Watt ein ungefähr unbedeutender Verlust.

Gleichstrom wird in Batterien, einigen elektronischen und elektrischen Geräten sowie Sonnenkollektoren verwendet.
Formeln für Wechselstrom, Spannung, Widerstand und Leistung

Die Formeln für Wechselstrom, Spannung, Widerstand und Leistung werden unten diskutiert.

Wechselstrom

Die Formel für 1-Phasen-Wechselstromkreise lautet

I = P / (V · Cos & thgr;) => I = (V / Z)

Die Formel für 3-Phasen-Wechselstromkreise lautet

I = P / √3 * V * Cosθ

Wechselstrom Spannung

Für 1-Phasen-Wechselstromkreise beträgt die Wechselspannung

V = P / (I x Cos & thgr;) = I / Z.

Für 3-Phasen-Wechselstromkreise beträgt die Wechselspannung

Für die Sternverbindung ist VL = √3 EPH, andernfalls VL = √3 VPH

Für die Delta-Verbindung ist VL = VPH

Wechselstromwiderstand

Bei induktiver Last ist Z = √ (R2 + XL2)

Bei kapazitiver Last ist Z = √ (R2 + XC2)

In beiden Fällen wie kapazitiv und induktiv Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

Wechselstrom

Für 1-Phasen-Wechselstromkreise ist P = V * I * Cosθ

Wirkleistung für 3-Phasen-Wechselstromkreise

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 · VPh · IPh · Cos & thgr;

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

Blindleistung

Q = V I * Sinθ

VAR = √ (VA2 - P2) & kVAR = √ (kVA2 - kW2)

Scheinbare Kraft

S = √ (P + Q2)

kVA = √kW2 + kVAR2

Komplexe Kraft

S = V I.

Für die induktive Last ist S = P + jQ

Für die kapazitive Last ist S = P - jQ

Formeln für Gleichstrom, Spannung, Widerstand und Leistung

Die Formeln für Gleichstrom, Spannung, Widerstand und Leistung werden unten diskutiert.

Gleichstrom

Die Gleichstromgleichung lautet I = V / R = P / V = ​​√P / R.

Gleichspannung

Die Gleichspannungsgleichung lautet

V = I * R = P / I = √ (P x R)

DC-Widerstand

Die Gleichstromwiderstandsgleichung lautet R = V / I = P / I2 = V2 / P.

Gleichstrom

Die Gleichstromgleichung lautet P = IV = I2R = V2 / R.

Aus den obigen AC & DC-Gleichungen, wo

Aus den obigen Gleichungen, wo

'Ich' ist Aktuelle Maße in A (Ampere)

'V' ist Spannungsmaß in V (Volt)

'P' ist Leistungsmaß in Watt (W)

'R' ist Widerstandsmaß in Ohm (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (Leistungsfaktor)

'Z' ist die Impedanz

'IPh' ist der Phasenstrom

'IL' ist Leitungsstrom

'VPh' ist die Phasenspannung

'VL' ist die Netzspannung

'XL' = 2πfL ist eine induktive Reaktanz, wobei 'L' eine Induktivität innerhalb von Henry ist.

'XC' = 1 / 2πfC ist die kapazitive Reaktanz, wobei 'C' die Kapazität innerhalb von Farad ist.

Warum verwenden wir die Klimaanlage in unseren Häusern?

Die in unseren Häusern verwendete Stromversorgung ist Wechselstrom, da wir den Wechselstrom sehr einfach mit dem Transformator ändern können. Hochspannung erfährt einen extrem geringen Energieverlust in der Leitung oder den Kanälen mit langer Übertragung und die Spannung wird verringert, um mit Hilfe des Abwärtstransformators sicher zu Hause verwendet zu werden.

Der Leistungsverlust innerhalb des Drahtes kann wie folgt angegeben werden L = I2R

Wo

'L' ist der Leistungsverlust

'Ich' ist der Strom

'R' ist der Widerstand.

Die Kraftübertragung kann durch die Beziehung wie gegeben sein P = V * I.

Wo

'P' ist die Kraft

'V' ist die Spannung

Sobald die Spannung ansteigt, ist der Strom geringer. Auf diese Weise können wir gleiche Leistung übertragen, indem wir den Leistungsverlust verringern, da Hochspannung die beste Leistung bietet. Aus diesem Grund wird Wechselstrom in Haushalten anstelle von Gleichstrom verwendet.

Die Übertragung von Hochspannung kann auch über Gleichstrom erfolgen, es ist jedoch nicht einfach, die Spannung für eine sichere Verwendung zu Hause zu verringern. Gegenwärtig werden fortschrittliche Gleichstromwandler verwendet, um die Gleichspannung zu verringern.

In diesem Artikel wird der Unterschied zwischen Wechsel- und Gleichströmen ausführlich erläutert. Ich hoffe, dass jeder Punkt klar über Wechselstrom, Gleichstrom, Wellenformen, die Gleichung, Unterschiede von Wechselstrom und Gleichstrom in tabellarischen Spalten sowie deren Eigenschaften verstanden wird. Immer noch nicht in der Lage, eines der Themen in den Artikeln oder zu verstehen die neuesten elektrischen Projekte umzusetzen Fühlen Sie sich frei, eine Frage im Kommentarfeld unten zu stellen. Hier ist eine Frage für Sie, was ist der Leistungsfaktor eines Wechselstroms?

Bildnachweis:

• Sinuswellenform Lieder des Kosmos
• RMS-Sinuswellenform doktronisch
• Beispiel einer Batterie zum Aufladen Washington