Lý thuyết mạch ac: ac là gì và nó được tạo ra như thế nào

Giới thiệu

Mạch điện là một đường dẫn điện hoàn chỉnh, qua đó các điện tử chạy từ nguồn đến tải và quay trở lại nguồn. Tuy nhiên, hướng và độ lớn của dòng electron phụ thuộc vào loại nguồn. Trong Kỹ thuật điện, về cơ bản có hai loại nguồn điện áp hoặc dòng điện (Năng lượng điện) xác định loại mạch và chúng là; Dòng điện xoay chiều (hoặc điện áp) và dòng điện một chiều.

Đối với một số bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ tập trung vào Dòng điện xoay chiều và chuyển qua các chủ đề từ Dòng điện xoay chiều đến các dạng sóng xoay chiều là gì, v.v.

Mạch AC

Mạch xoay chiều như tên gọi (Dòng điện xoay chiều) chỉ đơn giản là các mạch được cung cấp bởi Nguồn xoay chiều, có thể là điện áp hoặc dòng điện. Một dòng điện xoay chiều hoặc điện áp, là một trong đó giá trị của một trong hai điện áp hoặc Varies hiện về một giá trị trung bình nói riêng và đảo ngược hướng theo định kỳ.

Hầu hết các thiết bị và hệ thống trong gia đình và công nghiệp ngày nay được cấp điện bằng dòng điện xoay chiều. Tất cả các thiết bị sử dụng nguồn DC được cắm vào và các thiết bị dựa trên pin sạc về mặt kỹ thuật đều chạy trên Dòng điện xoay chiều vì chúng đều sử dụng một số dạng điện DC có nguồn gốc từ AC để sạc pin hoặc cấp nguồn cho hệ thống. Như vậy Dòng điện xoay chiều là dạng điện năng được phân phối qua nguồn điện lưới.

Mạch xoay chiều ra đời vào những năm 1980 khi Tesla quyết định giải quyết tình trạng mất khả năng sử dụng tầm xa của máy phát điện một chiều của Thomas Edison. Ông đã tìm cách truyền tải điện ở điện áp cao và sau đó sử dụng máy biến áp để chuyển nó lên hoặc xuống khi cần thiết để phân phối và do đó có thể giảm thiểu tổn thất điện năng trên một khoảng cách xa vốn là vấn đề chính của Direct Hiện tại vào thời điểm đó.

Dòng điện xoay chiều VS Dòng điện một chiều (AC vs DC)

AC và DC khác nhau theo một số cách từ thế hệ đến truyền tải và phân phối, nhưng để đơn giản, chúng tôi sẽ giữ so sánh các đặc điểm của chúng cho bài đăng này.

Sự khác biệt chính giữa AC và DC, cũng là nguyên nhân dẫn đến các đặc điểm khác nhau của chúng, là hướng của dòng năng lượng điện. Trong dòng điện một chiều, các electron chuyển động đều đặn theo một hướng hoặc chuyển tiếp, trong khi ở dòng điện xoay chiều, các electron thay đổi hướng chuyển động của chúng trong những khoảng thời gian tuần hoàn. Điều này cũng dẫn đến sự luân phiên trong mức điện áp khi nó chuyển từ dương sang âm phù hợp với dòng điện.

Dưới đây là biểu đồ so sánh để làm nổi bật một số điểm khác biệt giữa AC và DC. Những điểm khác biệt khác sẽ được đánh dấu khi chúng ta đi sâu hơn vào khám phá Mạch dòng điện xoay chiều.

Cơ sở so sánh	AC	DC
Năng lực truyền tải năng lượng	Di chuyển trên quãng đường dài với mức tiêu hao năng lượng tối thiểu	Một lượng lớn năng lượng bị mất khi gửi trên một khoảng cách xa
Kiến thức cơ bản về thế hệ	Xoay một nam châm dọc theo một dây dẫn.	Từ tính ổn định dọc theo dây
Tần số	Thường là 50Hz hoặc 60Hz tùy thuộc vào Quốc gia	Tần số bằng 0
Phương hướng	Đảo hướng theo chu kỳ khi chảy qua mạch	Dòng chảy liên tục ổn định theo một hướng.
Hiện hành	Tầm quan trọng của nó thay đổi theo thời gian	Độ lớn không đổi
Nguồn	Tất cả các dạng Máy phát điện xoay chiều và Nguồn điện	Tế bào, pin, Chuyển đổi từ AC
Thông số thụ động	Trở kháng (RC, RLC, v.v.)	Chỉ kháng
Hệ số công suất	Nằm giữa 0 và 1	Luôn luôn là 1
Dạng sóng	Hình sin, Hình thang, Hình tam giác và Hình vuông	Đường thẳng, đôi khi Pulsating.

Nguồn AC cơ bản (Máy phát điện AC cuộn dây đơn)

Các nguyên tắc xung quanh thế hệ AC là đơn giản. Nếu một từ trường hoặc nam châm được quay dọc theo một bộ cuộn dây đứng yên (dây dẫn) hoặc quay của một cuộn dây quanh một từ trường đứng yên, thì dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng cách sử dụng máy phát điện xoay chiều (Máy phát điện).

Dạng đơn giản nhất của máy phát điện xoay chiều bao gồm một vòng dây được quay một cách cơ học về một trục trong khi được đặt giữa các cực bắc và nam của một nam châm.

Hãy xem xét Hình ảnh bên dưới.

Khi cuộn dây phần ứng quay trong từ trường tạo bởi nam châm cực bắc và cực nam, từ thông qua cuộn dây thay đổi và do đó các điện tích bị cưỡng bức qua dây dẫn, làm phát sinh điện áp hiệu dụng hoặc điện áp cảm ứng. Từ thông qua vòng dây là kết quả của góc của vòng dây so với hướng của từ trường. Hãy xem xét những hình ảnh dưới đây;

Từ các hình trên, chúng ta có thể suy ra rằng, một số đường sức từ nhất định sẽ bị cắt khi phần ứng quay, số lượng đường 'cắt' xác định điện áp đầu ra. Với mỗi sự thay đổi góc quay và kết quả là chuyển động tròn của phần ứng chống lại các đường sức từ, lượng 'đường sức từ cắt' cũng thay đổi, do đó điện áp đầu ra cũng thay đổi. Ví dụ, các đường sức từ cắt ở 0 độ bằng 0 làm cho điện áp kết quả bằng 0, nhưng ở 90 độ, hầu như tất cả các đường sức từ bị cắt, do đó điện áp cực đại theo một hướng được tạo ra theo một hướng. Điều tương tự giữ ở 270 độ chỉ là nó được tạo ra theo hướng ngược lại. Do đó dẫn đến sự thay đổi điện áp khi phần ứng quay trong từ trường dẫn đến sự hình thành dạng sóng hình sin. Do đó, điện áp cảm ứng do đó có dạng hình sin, với tần số góc ω được đo bằng radian trên giây.

Dòng điện cảm ứng trong thiết lập ở trên cho bởi phương trình:

I = V / R

Trong đó V = NABwsin (wt)

Trong đó N = Tốc độ

A = Diện tích

B = Từ trường

w = Tần số góc.

Máy phát điện xoay chiều thực rõ ràng là phức tạp hơn thế này nhưng chúng hoạt động dựa trên các nguyên tắc và định luật cảm ứng điện từ tương tự như đã mô tả ở trên. Dòng điện xoay chiều cũng được tạo ra bằng cách sử dụng một số loại đầu dò và mạch dao động như được tìm thấy trong bộ biến tần.

Máy biến áp

Các nguyên tắc cảm ứng mà AC dựa trên không chỉ giới hạn trong việc tạo ra nó mà còn trong quá trình truyền và phân phối của nó. Vào thời điểm AC ra đời, một trong những vấn đề chính là thực tế là DC không thể truyền qua một khoảng cách xa, do đó một trong những vấn đề chính, AC phải được giải quyết để trở nên khả thi, là có thể để cung cấp điện áp cao (KV) một cách an toàn cho người tiêu dùng sử dụng điện áp trong dải V chứ không phải KV. Đây là một trong những lý do tại sao máy biến áp được mô tả là một trong những thiết bị hỗ trợ chính của AC và điều quan trọng khi nói về nó.

Trong máy biến áp, hai cuộn dây được nối dây sao cho khi đặt dòng điện xoay chiều vào một cuộn dây thì nó tạo ra điện áp ở cuộn dây kia. Máy biến áp là thiết bị được sử dụng để giảm hoặc tăng điện áp đặt ở một đầu (Cuộn sơ cấp) để tạo ra điện áp thấp hơn hoặc cao hơn tương ứng ở đầu kia (Cuộn thứ cấp) của máy biến áp. Điện áp cảm ứng ở cuộn thứ cấp luôn bằng điện áp đặt ở cuộn sơ cấp nhân với tỉ số giữa số vòng dây ở cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp.

Do đó, một máy biến áp là một máy biến áp bước xuống hay bước lên phụ thuộc vào tỷ số giữa số vòng dây trên cuộn thứ cấp với số vòng dây dẫn trên cuộn sơ cấp. Nếu cuộn sơ cấp có số vòng dây nhiều hơn so với cuộn thứ cấp thì máy biến áp giảm hiệu điện thế nhưng nếu cuộn sơ cấp có số vòng dây ít hơn so với cuộn thứ cấp thì máy biến áp tăng điện áp đặt ở cuộn sơ cấp.

Máy biến áp đã làm cho việc phân phối công suất điện trên phạm vi dài trở nên rất khả thi, hiệu quả về chi phí và thiết thực. Để giảm tổn thất trong quá trình truyền tải, điện năng được truyền từ các trạm phát điện ở điện áp cao và dòng điện thấp, sau đó được phân phối đến các gia đình và văn phòng ở điện áp thấp và dòng điện cao với sự hỗ trợ của máy biến áp.

Vì vậy chúng tôi xin dừng tại đây để không làm bài viết quá tải với quá nhiều thông tin. Trong phần hai của bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về các dạng sóng AC và đi sâu vào một số phương trình và tính toán. Giữ nguyên.