Què és el corrent altern (CA) i el corrent continu (CC) i les seves aplicacions

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





Tant el corrent altern com el corrent continu descriuen els dos tipus de flux de corrent en un circuit. En corrent continu, la càrrega o corrent elèctrica flueix en una direcció. En el corrent altern, la càrrega elèctrica canvia de direcció periòdicament. De vegades, la tensió dels circuits de corrent altern inverteix perquè el corrent canvia de direcció. La majoria de l'electrònica digital que construïu mitjançant DC. Tot i això, és fàcil entendre alguns conceptes de corrent altern. La majoria de cases estan connectades a CA, de manera que si voleu connectar el vostre projecte de caixa de melodia Tardis a una presa de corrent, haureu de convertir CA a CC . La CA també té algunes propietats útils, com ara poder convertir els nivells de tensió amb un sol component com un transformador, per això inicialment hem de triar mitjans AC per transmetre electricitat a llargues distàncies.

Què és el corrent altern (CA)

El corrent altern significa el flux de càrrega que canvia de direcció periòdicament. Com a resultat, el nivell de tensió també inverteix juntament amb el corrent. La CA s’utilitza per subministrar energia a cases, edificis, oficines, etc.




Generació de corrent altern

La CA es pot produir mitjançant l'ús d'un dispositiu que s'anomena alternador. Aquest dispositiu és un tipus especial generador elèctric dissenyat per produir corrent altern.

Generant corrent altern

Generació de corrent altern



Es fa girar un bucle de filferro a l'interior d'un camp magnètic, que indueix un corrent al llarg del filferro. La rotació del cable prové de diferents recursos com una turbina de vapor, un aerogenerador, l'aigua que flueix, etc. Com que el cable gira i entra periòdicament en una polaritat magnètica diferent, el voltatge i el corrent s’alternen al cable. Aquí teniu una petita animació que mostra aquest principi:

Per generar corrent altern en un conjunt de canonades d’aigua, connectem unes característiques mecàniques d’un pistó que mou l’aigua de les canonades d’anada i tornada (el nostre corrent “altern”).

Formes d’ona

El corrent altern pot presentar diverses formes d’ona, sempre que el corrent i el voltatge siguin alterns. Si connectem un oscil·loscopi a un circuit amb corrent altern i en traçem la tensió, durant molt de temps podríem veure diverses formes d’ona diferents. L’ona sinusoïdal és el tipus de corrent altern més comú. La CA a la majoria de llars i oficines té un voltatge oscil·lant que produeix una ona sinusoïdal.


Ona sinusoïdal

Ona sinusoïdal

Altres formes d’AC inclouen l’ona quadrada i l’ona triangular. Les ones quadrades s’utilitzen sovint en electrònica digital i de commutació i també posen a prova el seu funcionament.

Onada quadrada

Onada quadrada

Les ones triangulars són útils per provar electrònica lineal com els amplificadors.

Ona de triangle

Ona de triangle

Descrivint una onada sinusoidal

Sovint hem de descriure una forma d'ona de CA en termes matemàtics. Per a aquest exemple, utilitzarem l’ona sinusoïdal comuna. Hi ha tres parts d’una ona sinusoïdal: freqüència, amplitud i fase.

Veient només el voltatge, podem descriure una equació matemàtica d’ona sinusoïdal:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) és la nostra tensió en funció del temps, el que significa que la nostra tensió canvia a mesura que canvia el temps.

VP és l'amplitud. Això descriu la tensió màxima que la nostra ona sinusoïdal pot assolir en qualsevol direcció, vol dir que la nostra tensió pot ser de + VP volts, -VP volts.

La funció sin () indica que la nostra tensió serà en forma d’ona sinusoïdal periòdica, que és una oscil·lació suau al voltant de 0V.

2π és una constant que converteix la freqüència de cicles o en Hz en freqüència angular (radians per segon).

f indica la freqüència de l’ona sinusoïdal. Es dóna en forma d’hertz o unitats per segon.

t és la nostra variable dependent: el temps (mesurat en segons). A mesura que varia el temps, la nostra forma d’ona varia.

φ descriu la fase de l’ona sinusoïdal. La fase és una mesura del desplaçament de la forma d'ona respecte al temps. Sovint es dóna com un número entre 0 i 360 i es mesura en graus. A causa de la naturalesa periòdica de l'ona sinusoïdal, si la forma d'ona es desplaça 360 ° torna a ser la mateixa forma d'ona, com si es desplaçés 0 °. Per simplicitat, suposem que la fase és 0 ° durant la resta d’aquest tutorial.

Podem recórrer al nostre establiment de confiança per obtenir un bon exemple de com funciona una forma d’ona de corrent altern. Als Estats Units, la potència subministrada a les nostres llars és de CA amb uns 170V de zero a pic (amplitud) i 60Hz (freqüència). Podem connectar aquests números a la nostra fórmula per obtenir l’equació

V (t) = 170 sin (2π60t)

Podem utilitzar la nostra pràctica calculadora gràfica per representar gràficament aquesta equació. Si no hi ha cap calculadora gràfica disponible, podem utilitzar un programa de gràfics en línia gratuït com Desmos.

calculadora gràfica

Aplicacions

Les botigues d’oficines i llars quasi sempre s’utilitzen a AC. Això es deu a la generació i transport de corrent altern a distàncies llargues i relativament fàcil. A altes tensions, com a més de 110 kV, es perd menys energia en la transmissió d'energia elèctrica. Les tensions més altes signifiquen corrents més baixos, i els corrents menors signifiquen menys calor generada a la línia elèctrica a causa de la resistència. La CA es pot convertir fàcilment a partir d’alta tensió mitjançant transformadors.

AC també és capaç de fer-ho alimentació de motors elèctrics . Els motors i els generadors són exactament el mateix dispositiu, però els motors es converteixen energia elèctrica en energia mecànica. Això és útil per a molts electrodomèstics grans, com ara neveres, rentaplats, etc., que funcionen amb corrent altern.

Què és el corrent continu (CC)

El corrent continu significa el flux unidireccional de càrrega elèctrica. Es produeix a partir de fonts com bateries, fonts d’alimentació, cèl·lules solars, termoparells o dinamos. El corrent continu pot fluir en un conductor com un cable, però també pot fluir a través d’aïllants, semiconductors o buits com en els feixos d’electrons o d’ions.

Generació de CC

La CC es pot generar de diverses maneres

  • Un generador de CA preparat amb un dispositiu anomenat 'commutador' pot produir corrent continu
  • Una conversió de CA a CC d’un dispositiu anomenat “rectificador”
  • Les bateries proporcionen corrent continu, que es genera a partir d’una reacció química a l’interior de la bateria

Utilitzant de nou la nostra analogia d’aigua, la CC és similar a un dipòsit d’aigua amb una mànega al final.

Generació de corrent continu (CC)

Generació de CC

El tanc només pot empènyer l'aigua d'una sola manera: sortir de la mànega. De manera similar a la nostra bateria de producció de CC, un cop buit el dipòsit, l’aigua ja no circula per les canonades.

Descrivint DC

La CC es defineix com el flux de corrent 'unidireccional' i el corrent només flueix en una direcció. La tensió i el corrent poden variar al llarg del temps, de manera que la direcció del flux no canvia. Per simplificar les coses, assumirem que el voltatge és una constant. Per exemple, una bateria proporciona 1,5 V, que es pot descriure en una equació matemàtica com:

V (t) = 1,5V

Si dibuixem això al llarg del temps, veurem una tensió constant

Parcel·la de CC

Parcel·la de CC

El gràfic anterior significa que podem comptar amb la majoria de fonts de CC per proporcionar una tensió constant al llarg del temps. En realitat, una bateria es descarregarà lentament, el que significa que la tensió caurà a mesura que s’utilitzi la bateria. Per a la majoria dels propòsits, podem suposar que el voltatge és constant.

Aplicacions

Tots projectes electrònics i peces en venda a SparkFun executades a DC. Tot el que s’esgota d’una bateria, es connecta a la paret amb un adaptador de CA o utilitza un cable USB per alimentar-se, depèn de CC. Alguns exemples d’electrònica de corrent continu són:

  • Telèfon mòbil
  • Llanternes
  • El guant de D&D basat en LilyPad
  • Televisors de pantalla plana (la CA entra al televisor, que es converteix a CC)
  • Vehicles híbrids i elèctrics

Per tant, es tracta del que és un corrent altern, el corrent continu i les seves aplicacions. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquest concepte. A més, qualsevol dubte sobre aquest concepte o qualsevol altre projectes elèctrics i electrònics Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris a continuació. Aquí teniu una pregunta, quina diferència hi ha entre corrent altern i corrent continu ?

Crèdits fotogràfics: