ما هو الفرق بين التيارات AC و DC

في عالم اليوم ، تعتبر الكهرباء أكثر أهمية بعد الأكسجين في الإنسان. عندما تم اختراع الكهرباء ، حدثت العديد من التغييرات على مر السنين. تحول الكوكب المظلم إلى كوكب من الأضواء. في الواقع ، لقد جعلت الحياة بسيطة للغاية في جميع الظروف. تعمل جميع الأجهزة والصناعات والمكاتب والمنازل والتكنولوجيا وأجهزة الكمبيوتر على الكهرباء. هنا تكون الطاقة في شكلين ، أي التيار المتردد (AC) والتيار المباشر (DC) . فيما يتعلق بهذه التيارات والفرق بين التيار المتردد والتيار المستمر ستناقش بالتفصيل وظيفتها الأساسية واستخداماتها. تمت مناقشة خصائصه أيضًا في عمود جدولي.

الفرق بين AC و DC

يمكن أن يتم تدفق الكهرباء بطريقتين مثل التيار المتردد (التيار المتردد) والتيار المستمر (التيار المباشر). يمكن تعريف الكهرباء على أنها تدفق الإلكترونات عبر موصل مثل السلك. يكمن التباين الرئيسي بين التيار المتردد والتيار المستمر بشكل أساسي في الاتجاه الذي تزود فيه الإلكترونات. في التيار المباشر ، سيكون تدفق الإلكترونات في اتجاه واحد وفي التيار المتردد ، سيغير تدفق الإلكترونات اتجاهاتها مثل المضي قدمًا ثم الرجوع للخلف. يشمل الفرق بين التيار المتردد والتيار المستمر بشكل أساسي ما يلي

الفرق بين AC و DC

التيار المتردد (AC)

يُعرّف التيار المتردد بأنه تدفق الشحنة الذي يغير الاتجاه بشكل دوري. ستكون النتيجة التي تم الحصول عليها هي أن مستوى الجهد ينعكس أيضًا مع التيار. في الأساس ، يتم استخدام التيار المتردد لتوصيل الطاقة للصناعات والمنازل ومباني المكاتب ، إلخ.

مصدر التيار المتردد

جيل التكييف

يتم إنتاج التيار المتردد باستخدام يسمى المولد. إنه مصمم لإنتاج تيار متناوب. داخل مجال مغناطيسي ، يتم غزل حلقة من السلك ، يتدفق منها التيار المستحث على طول السلك. هنا قد يأتي دوران السلك من أي وسيلة ، أي من التوربينات البخارية والمياه المتدفقة وتوربينات الرياح وما إلى ذلك. وذلك لأن السلك يدور ويدخل في قطبية مغناطيسية مختلفة بشكل دوري ، والتيار والجهد يتناوبان في السلك.

توليد التيار البديل

من هذا ، يمكن أن يكون التيار المتولد من العديد من أشكال الموجات مثل الجيب والمربع والمثلث. ولكن في معظم الحالات ، تكون الموجة الجيبية مفضلة لأنها سهلة التوليد ويمكن إجراء الحسابات بسهولة. ومع ذلك ، تتطلب بقية الموجة جهازًا إضافيًا لتحويلها إلى أشكال موجية خاصة بها أو يجب تغيير شكل الجهاز وستكون الحسابات صعبة للغاية. يتم مناقشة وصف شكل موجة الجيب أدناه.

وصف موجة جيبية

بشكل عام ، يمكن فهم شكل موجة التيار المتردد بسهولة بمساعدة المصطلحات الرياضية. بالنسبة لهذه الموجة الجيبية ، فإن الأشياء الثلاثة المطلوبة هي السعة والطور والتردد.

من خلال النظر إلى الجهد فقط ، يمكن وصف موجة جيبية على أنها دالة رياضية أدناه:

V (t) = V._صالخطيئة (2πft + Ø)

الخامس (ر): إنها دالة للوقت الجهد. هذا يعني أنه مع تغير الوقت يتغير جهدنا أيضًا. في المعادلة أعلاه ، يصف المصطلح الصحيح لعلامة المساواة كيف يتغير الجهد بمرور الوقت.

نائب الرئيس: إنها السعة. يوضح هذا الحد الأقصى للجهد الذي يمكن أن تصل إليه الموجة الجيبية في أي اتجاه ، أي -VP فولت ، + VP فولت ، أو في مكان ما بينهما.

تنص وظيفة الخطيئة () على أن الجهد سيكون على شكل موجة جيبية دورية وسيكون بمثابة تذبذب سلس عند 0 فولت.

هنا 2π ثابت. إنه يحول التردد من الدورات بالهرتز إلى التردد الزاوي بالراديان في الثانية.

هنا f يصف تردد الموجة الجيبية. سيكون هذا على شكل وحدات في الثانية أو هرتز. التردد يخبرنا بعدد المرات التي يحدث فيها شكل موجة معين خلال ثانية واحدة.

هنا t هو متغير تابع. يتم قياسه بالثواني. عندما يتغير الوقت يتغير شكل الموجة أيضًا.

يصف φ مرحلة الموجة الجيبية. يتم تعريف المرحلة على أنها كيفية إزاحة شكل الموجة فيما يتعلق بالوقت. يقاس بالدرجات. الطبيعة الدورية للموجة الجيبية تنحرف بمقدار 360 درجة تصبح نفس الموجة عند إزاحتها بمقدار 0 درجة.

بالنسبة للصيغة أعلاه ، تتم إضافة قيم التطبيق في الوقت الفعلي من خلال استخدام الولايات المتحدة كمرجع

جذر متوسط ​​التربيع (RMS) هو مفهوم صغير آخر يساعد في حساب الطاقة الكهربائية.

V (t) = 170 Sin (2π60t)

تطبيقات AC

• تستخدم منافذ المنزل والمكتب AC.
• من السهل توليد ونقل طاقة التيار المتردد لمسافات طويلة.
• يتم فقدان طاقة أقل في نقل الطاقة الكهربائية للجهود العالية (> 110 كيلو فولت).
• تشير الفولتية العالية إلى تيارات منخفضة ، وبالنسبة للتيارات المنخفضة ، يتم توليد حرارة أقل في خط الطاقة والذي من الواضح أنه بسبب المقاومة المنخفضة.
• يمكن تحويل التيار المتردد بسهولة من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض والعكس صحيح بمساعدة المحولات.
• التيار المتردد محركات كهربائية .
• كما أنه مفيد للعديد من الأجهزة الكبيرة مثل الثلاجات وغسالات الصحون وما إلى ذلك.
• التيار المباشر

التيار المباشر (DC) هو حركة حاملات الشحنة الكهربائية ، أي الإلكترونات في تدفق أحادي الاتجاه. في DC ، ستختلف شدة التيار مع مرور الوقت ، لكن اتجاه الحركة يظل كما هو طوال الوقت. يُشار هنا إلى التيار المستمر على أنه جهد لا تنعكس قطبية قطبية.

مصدر DC

في دائرة التيار المستمر ، تنبثق الإلكترونات من القطب السالب أو السالب وتتحرك نحو القطب الموجب أو الموجب. يعرف بعض الفيزيائيين DC لأنه ينتقل من موجب إلى ناقص.

مصدر DC

بشكل عام ، يتم إنتاج المصدر الأساسي للتيار المباشر بواسطة البطاريات والخلايا الكهروكيميائية والخلايا الكهروضوئية. لكن AC هو الأكثر تفضيلاً في جميع أنحاء العالم. في هذا السيناريو ، يمكن تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. سيحدث هذا في خطوات متعددة. في البداية ، يتكون مصدر الطاقة من محول ، تم تحويله لاحقًا إلى DC بمساعدة مقوم. يمنع تدفق التيار من الانعكاس ويستخدم مرشح لإزالة النبضات الحالية في خرج المعدل. هي ظاهرة كيفية تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر

مثال على بطارية قابلة للشحن

ومع ذلك ، لكي تعمل جميع الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر ، فإنها تحتاج إلى DC. تتطلب معظم معدات الحالة الصلبة نطاق جهد يتراوح بين 1.5 و 13.5 فولت. تختلف المتطلبات الحالية وفقًا للأجهزة المستخدمة. على سبيل المثال ، النطاق من صفر عمليًا لساعة يد إلكترونية إلى أكثر من 100 أمبير لمضخم طاقة الاتصالات اللاسلكية. تتطلب المعدات التي تستخدم جهاز إرسال راديو أو بث عالي الطاقة أو تلفزيون أو شاشة CRT (أنبوب أشعة الكاثود) أو أنابيب مفرغة من حوالي 150 فولت إلى عدة آلاف من الفولتات DC.

مثال على بطارية قابلة للشحن

تتم مناقشة الفرق الرئيسي بين AC و DC في مخطط المقارنة التالي

الاختلافات الرئيسية بين التيار المتردد (AC) مقابل التيار المباشر (DC)

تشمل الاختلافات الرئيسية بين AC & DC ما يلي.

• سيتغير اتجاه تدفق التيار في الفاصل الزمني العادي ، ثم يُعرف هذا النوع من التيار بالتيار المتردد أو التيار المتردد بينما التيار المستمر أحادي الاتجاه ، لأنه يتدفق في اتجاه واحد فقط.
• سوف يتدفق تدفق حاملات الشحنة في تيار متردد عن طريق تدوير ملف داخل المجال المغناطيسي ، وإلا فإنه يدور مجالًا مغناطيسيًا داخل ملف غير متحرك. في التيار المستمر ، سوف تتدفق حاملات الشحنة عن طريق الحفاظ على استقرار المغناطيسية مع السلك.
• يتراوح تردد التيار المتردد من 50 هرتز إلى 60 هرتز بناءً على معيار الدولة ، بينما يظل تردد التيار المستمر صفرًا دائمًا.
• يقع PF (عامل القدرة) للتيار المتردد بين 0 إلى 1 ، بينما يظل عامل القدرة DC واحدًا دائمًا.
• يمكن توليد التيار المتردد باستخدام المولد بينما يمكن توليد التيار المستمر من خلال البطارية والخلايا والمولد.
• يكون حمل التيار المتردد حثيًا مقاومًا للسعي ، بينما يكون حمل التيار المستمر مقاومًا دائمًا في الطبيعة.
• يمكن عمل التمثيل الرسومي للتيار المتردد عبر أشكال موجية مختلفة غير متساوية مثل الدوري ، والمثلث ، والجيب ، والمربع ، وسن المنشار ، وما إلى ذلك بينما يتم تمثيل التيار المستمر عبر الخط المستقيم.
• يمكن أن يتم نقل التيار المتردد عبر مسافة طويلة من خلال بعض الخسائر ، بينما ينقل التيار المستمر بخسائر طفيفة عبر مسافات طويلة للغاية.
• يمكن تحويل التيار المتردد إلى التيار المتردد باستخدام مقوم بينما يتم استخدام العاكس للتحويل من التيار المستمر إلى التيار المتردد.
• يمكن توليد ونقل التيار المتردد باستخدام عدد قليل من المحطات الفرعية بينما يستخدم التيار المستمر المزيد من المحطات الفرعية.
• تشمل تطبيقات التيار المتردد المصانع ، والمنازل ، والصناعات ، وما إلى ذلك ، بينما يتم استخدام التيار المستمر في إضاءة الفلاش ، والمعدات الإلكترونية ، والطلاء الكهربائي ، والتحليل الكهربائي ، والمركبات الهجينة ، وتبديل المجال في الدوار.
• التيار المستمر خطير جدا بالمقارنة مع التيار المتردد. في التيار المتناوب ، يكون تدفق حجم التيار مرتفعًا ومنخفضًا في الفاصل الزمني العادي بينما ، في التيار المستمر ، سيكون الحجم هو نفسه أيضًا. بمجرد أن يصاب جسم الإنسان بالصدمة ، فإن التيار المتردد سيدخل ويخرج من جسم الإنسان في فترة زمنية عادية بينما سيؤثر التيار المستمر على جسم الإنسان.

ما هي مزايا التيار المتردد على التيار المستمر؟

تشمل الفوائد الرئيسية للتيار المتردد مقارنة بالتيار المستمر ما يلي.

• التيار المتردد ليس مكلفًا ويولد التيار بسهولة مقارنة بالتيار المباشر.
• المساحة المحاطة بالتيار المتردد أكبر من DC.
• في التيار المتردد ، يكون فقد الطاقة أقل أثناء النقل مقارنة بالتيار المستمر.

لماذا يتم اختيار جهد التيار المتردد على جهد التيار المستمر؟

تشمل الأسباب الرئيسية لاختيار جهد التيار المتردد على جهد التيار المستمر ما يلي.
يعتبر فقد الطاقة أثناء نقل جهد التيار المتردد منخفضًا مقارنة بجهد التيار المستمر. عندما يكون المحول على مسافة ما ، يكون التثبيت بسيطًا جدًا. فائدة جهد التيار المتردد هي تصعيد الجهد وتنحيه حسب الضرورة.

أصول AC & DC

يمكن أن يتسبب المجال المغناطيسي القريب من السلك في تدفق الإلكترونات بطريقة واحدة عبر السلك ، حيث يتم صدها من الجزء السالب للمغناطيس وتنجذب في اتجاه الجزء الموجب. وبهذه الطريقة ، تم تحديد طاقة البطارية التي تم التعرف عليها من خلال عمل توماس إديسون. غيرت مولدات التيار المتردد ببطء نظام بطارية التيار المستمر في Edison حيث أن التيار المتردد مؤمن جدًا لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة لتوليد المزيد من الطاقة.

استخدم العالم نيكولا تيسلا مغناطيسًا دوارًا بدلاً من تطبيق المغناطيسية عبر السلك تدريجياً. بمجرد انحناء المغناطيس في اتجاه واحد ، ستتدفق الإلكترونات في اتجاه الموجب ، ولكن كلما تم تدوير اتجاه المغناطيس ، سيتم تدوير الإلكترونات أيضًا.

تطبيقات AC & DC

يستخدم التيار المتردد في توزيع الطاقة وله العديد من المزايا. يمكن تحويل هذا بسهولة إلى الفولتية الأخرى بمساعدة محول لأن المحولات لا تستخدم التيار المستمر.

عند الجهد العالي ، كلما تم نقل الطاقة ستكون هناك خسارة أقل. على سبيل المثال ، يحمل مصدر 250 فولت مقاومة 1 Ω وقوة 4 أمبير. لأن الطاقة ، الواط تساوي فولت × أمبير ، لذا يمكن أن تكون الطاقة المحمولة 1000 واط بينما فقدان الطاقة هو I2 × R = 16 واط.

يستخدم التيار المتردد عن طريق نقل طاقة الجهد العالي.

إذا كان خط الجهد يحمل طاقة 4 أمبير ومع ذلك فهو يحتوي على 250 كيلو فولت ، فإنه يحمل طاقة 4 أمبير ، ولكن فقدان الطاقة هو نفسه ، ومع ذلك ، فإن نظام النقل بأكمله يحمل 1 ميجاوات و 16 واط يعد خسارة ضئيلة تقريبًا.

يستخدم التيار المباشر في البطاريات وبعض الأجهزة الإلكترونية والكهربائية والألواح الشمسية.
معادلات التيار المتردد والجهد والمقاومة والطاقة

تتم مناقشة معادلات التيار المتردد والجهد والمقاومة والقوة أدناه.

تيار متردد

صيغة دوائر التيار المتردد أحادية الطور هي

أنا = P / (V * Cosθ) => أنا = (V / Z)

صيغة دوائر التيار المتردد ثلاثية الطور هي

أنا = P / √3 * V * Cosθ

AC الجهد

بالنسبة لدوائر التيار المتردد أحادية الطور ، يكون جهد التيار المتردد هو

V = P / (I x Cosθ) = I / Z

بالنسبة لدوائر التيار المتردد ثلاثية الطور ، يكون جهد التيار المتردد هو

لتوصيل النجم ، VL = √3 EPH وإلا VL = √3 VPH

لاتصال دلتا ، VL = VPH

مقاومة التيار المتردد

في حالة الحمل الاستقرائي ، Z = (R2 + XL2)

في حالة الحمل السعوي ، Z = (R2 + XC2)

في كلتا الحالتين مثل بالسعة والاستقراء Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

تيار مستمر

بالنسبة لدوائر التيار المتردد أحادية الطور ، P = V * I * Cosθ

الطاقة النشطة لدوائر التيار المتردد ثلاثية الطور

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 - Q2) = √ (VA2 - VAR2)

قوة رد الفعل

س = ي * سينθ

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

القوة الظاهرة

S = √ (P + Q2)

كيلو فولت أمبير = √kW2 + كيلو فولت أمبير 2

القوة المعقدة

S = V أنا

للحمل الاستقرائي ، S = P + jQ

للحمل السعوي ، S = P - jQ

الصيغ الخاصة بالتيار المستمر والجهد والمقاومة والطاقة

تتم مناقشة الصيغ الخاصة بتيار التيار المستمر والجهد والمقاومة والطاقة أدناه.

العاصمة الحالية

المعادلة الحالية للتيار المستمر هي أنا = V / R = P / V = ​​P / R

الجهد DC

معادلة جهد التيار المستمر هي

V = I * R = P / I = √ (P x R)

مقاومة DC

معادلة مقاومة التيار المستمر هي R = V / I = P / I2 = V2 / P.

طاقة التيار المستمر

معادلة طاقة التيار المستمر هي P = IV = I2R = V2 / R.

من معادلات AC & DC أعلاه ، أين

من المعادلات أعلاه أين

'أنا' هي المقاييس الحالية في A (أمبير)

'V' هو مقاييس الجهد في V (فولت)

'P' هي مقياس القوة بالواط (W)

'R' هي مقاييس المقاومة بالأوم (Ω)

R / Z = Cosθ = PF (عامل القدرة)

'Z' هو مقاومة

'IPh' هو المرحلة الحالية

'IL' هو الخط الحالي

'VPh' هو جهد الطور

'VL' هو خط الجهد

'XL' = 2πfL ، هو مفاعلة استقرائية ، حيث 'L' عبارة عن محاثة داخل Henry.

'XC' = 1 / 2πfC ، هو المفاعلة السعوية ، حيث 'C' هو السعة داخل Farads.

لماذا نستخدم مكيف الهواء في منازلنا؟

العرض الحالي المستخدم في منازلنا هو التيار المتردد لأنه يمكننا تغيير التيار البديل بكل بساطة باستخدام المحول. يعاني الجهد العالي من فقدان طاقة منخفض للغاية في الخط أو قنوات النقل الطويل ويتم تقليل الجهد للاستفادة بشكل آمن في المنزل بمساعدة محول التنحي.

يمكن إعطاء فقدان الطاقة داخل السلك كـ L = I2R

أين

'L' هو فقدان القوة

'أنا' هو التيار

'R' هي المقاومة.

يمكن نقل الطاقة من خلال علاقة مثل P = V * أنا

أين

'P' هي القوة

'V' هو الجهد

بمجرد زيادة الجهد ، سيكون التيار أقل. مثل هذا ، يمكننا نقل طاقة متساوية عن طريق تقليل فقد الطاقة لأن الجهد العالي يوفر أفضل أداء. لهذا السبب ، يتم استخدام التيار المتردد في المنازل بدلاً من التيار المستمر.

يمكن أيضًا نقل الجهد العالي من خلال التيار المستمر ، ومع ذلك ، ليس من السهل تقليل الجهد لاستخدامه بشكل آمن في المنازل. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام محولات التيار المستمر المتقدمة لتقليل جهد التيار المستمر.

في هذه المقالة ، يتم شرح الفرق بين التيارات المتناوبة والتيار المستمر بالتفصيل. آمل أن يتم فهم كل نقطة بوضوح حول التيار المتردد والتيار المباشر وأشكال الموجة والمعادلة والاختلافات بين التيار المتردد والتيار المستمر في الأعمدة المجدولة جنبًا إلى جنب مع خصائصها. لا يزال غير قادر على فهم أي من الموضوعات في المقالات أو لتنفيذ أحدث المشاريع الكهربائية ، لا تتردد في طرح سؤال في مربع التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما هو عامل القدرة للتيار المتردد؟

اعتمادات الصورة:

• شكل موجة جيبية أغاني الكون
• شكل موجة جيبية RMS دكتور
• مثال على بطارية قابلة للشحن واشنطن