Rozwiązywanie problemów z prądem przemiennym (AC)

W jaki sposób prąd przemienny dociera gdziekolwiek, jeśli przemieszcza się „w przód i w tył” w przewodzie ?. Rozumiem, że prąd stały to przepływ elektronów przez drut, ale zawsze byłem mylony z działaniem prądu przemiennego. Spodziewam się, że brakuje mi czegoś prostego, ale czy ktoś mógłby skierować mnie do zasobu, który dobrze radzi sobie z wyjaśnianiem AC, a może sam może zaoferować wyjaśnienie? Dzięki!

Prąd lub cokolwiek innego, przenoszącego energię, nie musi „nigdzie” dotrzeć długoterminowo, aby dostarczyć energię. Pomyśl o tym, jak działają tłoki w silniku benzynowym. Chodzą tylko tam iz powrotem i nie „idą nigdzie”, ale wciąż dostarczają moc gdzie indziej (wał korbowy).

Prąd przemienny jest trochę podobny do tłoków. Nadal możesz z niego wyodrębnić użyteczną pracę.

Innym sposobem spojrzenia na prąd przemienny jest chwilowy prąd stały, który zmienia się z czasem. Powiedzmy, że prąd jest zgodny z funkcją sinusoidalną o amplitudzie szczytowej 1,41 A. W dowolnym punkcie cyklu płynie pewna ilość chwilowego prądu, która wynosi od -1,41 A do +1,41 A. Czasami prąd wynosi 0 i nie można uzyskać z tego żadnej pracy. Innym razem jest niezerowa i możesz. Jeśli podzielisz cykl na wiele natychmiastowych migawek, możesz znaleźć równoważny średni poziom prądu stałego, z którego możesz wyodrębnić tę samą pracę. Jest to wartość RMS (Root Mean Square), która w tym przypadku wynosi 1 A. W dowolnym momencie możesz uzyskać nieco więcej lub nieco mniej, ale uśredniony w cyklu, ten prąd przemienny będzie równy 1 A DC dla cel wydobycia pracy. To uśrednianie chwilowych migawek jest naprawdę całką. Możesz zapisać to sam i zobaczyć wynik. Należy pamiętać, że praca, którą może wykonać prąd, jest proporcjonalna do kwadratu tego prądu, dlatego części ujemne nie anulują części dodatnich.

A teraz twoja chwila Zen.

zakłada kapelusz Zen

Pomyśl o falach na plaży. Wchodzą, wychodzą. Wchodzą, wychodzą. Teraz, jeśli jesteś człowiekiem z nogami w piasku, stosunkowo łatwo jest udawać, że nic się nie rusza. Jeśli jednak jesteś krabem pustelnikiem lub omułkiem zebry ...

Teraz zbadajmy ruch fal przez kilka sekund. Kiedy dochodzą do skrajności ruchu (tj. Do końca lub do końca), wydają się stać w bezruchu . Hmmm, ciekawe ...

Teraz możesz zadać sobie pytanie, w jaki sposób delikatny, rytmiczny, okresowy ruch „może coś zrobić”? Cóż, weź pod uwagę fakt, że każde ziarnko piasku na tej plaży było kiedyś częścią góry.

No dobrze, przynajmniej głaz.

Fizyka - od 650 lat p.n.e. czujemy się cholernie nieistotni.

usuwa kapelusz Zen

Aby precyzyjniej odpowiedzieć na twoje pytanie, prąd przemienny składa się z fali, która wchodzi i wychodzi znacznie szybciej niż na plaży - ogólnie co najmniej 60 razy szybciej.

Zamiast myśleć o elektryczności podróżującej z punktu A do punktu B, myśl o niej jako o wyniku reakcji między elektronami. Dobra reprezentacja wizualna to Kołyska Newtona .

Lokalizacje łożysk nie zmieniają się, ale pęd (energia) jest nadal przenoszony.

Widzę to pytanie przez cały czas i chciałbym zaoferować ten wkład. Wydaje się, że wszyscy rozumieją prąd stały, więc przez chwilę rozważmy obwód akumulatora z dodatnim i ujemnym zaciskiem. Zacisk dodatni ma napięcie dodatnie, a zacisk ujemny jest zwykle uważany za „masę”, a połączenie dodatnie do ujemne dopełnia obwód.

Jakie jest napięcie na dodatnim zacisku? 5VDC? 9VDC? 12VDC? Nie trzeba tego naprawiać. „Napięcie” na dodatnim zacisku może być stałe, ale może być również zmienne.

W źródle napięcia prądu przemiennego całe napięcie pojawia się na GORĄCYM przewodzie w postaci fali sinusoidalnej. Jest zmienna od 0 V do + Vpeak z powrotem do 0 V, następnie ujemna do -Vpeak, a następnie z powrotem do 0 V. Drugi przewód wymagany do ukończenia obwodu to NEUTRALNY, a jego jedynym celem jest zapewnienie ścieżki powrotnej. To nie jest „ziemia”, nie ma „ziemi” w źródle prądu przemiennego. Całe napięcie w źródle prądu przemiennego pochodzi z drutu HOT, dlatego nazywa się go HOT. W źródle prądu przemiennego napięcie na przewodzie HOT zmienia się od 0 V do + vPeak z powrotem do 0 V, następnie zmienia się na ujemne do -vPeak, a następnie z powrotem do 0 V.

Ludziom trudno jest zrozumieć, że GORĄCA może stać się ujemna, ponieważ próbują porównać ją z zasadami napięć DC, które wykorzystują powrót (zacisk ujemny) jako ZIEMI. Źródło prądu przemiennego nie ma „masy”. Przewód HOT przenosi falę sinusoidalną, która stale zmienia się od 0 V do + vPeak z powrotem do 0 V, a następnie ujemnie do -vPeak, a następnie z powrotem do 0 V - zwykle w USA na przemian około 60 razy na sekundę, 60 Hz

Trzeci przewód, który widzisz we wtyczce prądu przemiennego, zwany uziemieniem, nie przypomina ziemi w obwodzie prądu stałego. W obwodzie prądu przemiennego ta „masa” jest dodatkowym przewodem, który zwykle jest podłączony wewnętrznie do urządzenia na drugim końcu i zapewnia ścieżkę bezpieczeństwa, aby konsumenci nie zostali porażeni prądem w przypadku, gdy coś wewnątrz urządzenia wejdzie w kontakt drutem HOT. W przeciwieństwie do prądu stałego, w obwodzie prądu przemiennego drut GROUND nie jest wcale potrzebny i nie ma nic wspólnego z przepływem prądu przemiennego w urządzeniu.

W obwodzie prądu przemiennego drut NEUTRALNY jest zwrotem napięcia przemiennego, które płynie z drutu GORĄCEGO. Jeśli podłączymy transformator z odczepem środkowym między przewodami AC HOT i NEUTRALNYM, wówczas odczep środkowy staje się wówczas „PUNKTEM REFERENCYJNYM NAPIĘCIA”, który pozwala nam zobaczyć napięcie + fali sinusoidalnej w miejscu, w którym strona HOT trafia do transformatora, oraz - Napięcie fali sinusoidalnej, w której drut NEUTRALNY przechodzi do transformatora. Napięcie nie przełącza się między NEUTRALNYM a GORĄCYM, drut HOT przenosi falę sinusoidalną od 0 V do + vPeak, następnie z powrotem do 0 w dół do -vPeak, a następnie z powrotem do 0. Po raz kolejny drut NEUTRALNY jest gotowy obwód - Nie ma napięcia źródłowego. Całe napięcie w obwodzie prądu przemiennego pochodzi z drutu HOT.

Dlatego w obwodzie prądu przemiennego przewody są oznaczone jako GORĄCE i NEUTRALNE i są wymagane do ukończenia obwodu. Trzeci drut, GROUND, służy wyłącznie do celów bezpieczeństwa. GORĄCY nosi FALĘ SZYNOWĄ, NEUTRALNY jest powrotem, a MASA jest tam wyłącznie ze względów bezpieczeństwa.

Jeszcze jedna analogia.

Prąd stały jest jak piła łańcuchowa - ostre kawałki przesuwają się w jednym kierunku wykonując pracę (krojenie drewna), a następnie wracają do pierwotnego położenia. Ruch łańcucha jest stały.

Prąd przemienny jest jak piła ręczna - ostre bity poruszają się w jednym kierunku, następnie na krótko zatrzymują się, a następnie w przeciwnym kierunku.

Ta analogia rozpada się na trójfazowy prąd przemienny. Trójfazowy jest dobry, ponieważ nie ma zerowych plam (prąd płynie zawsze między co najmniej dwoma drutami) i umożliwia projektowanie wydajnych i niezawodnych silników bez potrzeby skomplikowanej elektroniki.