กระแสสลับ (AC) เทียบกับDirect Current (DC): ความแตกต่างที่สำคัญ
2024-07-16 11761

กระแสไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็น - มันทำให้บ้านของเราเปิดไฟอุปกรณ์ของเราและดำเนินการโรงงานของเราแต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่ามันมาถึงปลั๊กของคุณได้อย่างไร?การตัดสินใจเกี่ยวข้องกับการเลือกระหว่าง 2 รูปแบบของกระแสไฟฟ้า: กระแสสลับ (AC) และกระแสตรง (DC)ทั้งสองประเภทย้ายพลังงาน แต่พวกเขาทำมันแตกต่างกัน & ใช้สำหรับสิ่งต่าง ๆบทความนี้แบ่งวิธีการทำงานของ AC และ DC สิ่งที่ดีสำหรับและทำไมพวกเขาถึงมีความสำคัญในชีวิตประจำวันของเราการรู้ความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจและเลือกอย่างชาญฉลาดเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่เราใช้

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: กระแสไฟฟ้าโดยตรงและกระแสสลับกัน

กระแสสลับ (AC) คืออะไร?

กระแสสลับ (AC) เป็นประเภทของกระแสไฟฟ้าที่ทิศทางเปลี่ยนเป็นระยะโดยทั่วไปแล้ว AC มีรูปคลื่นไซน์ซึ่งหมายความว่ากระแสเฉลี่ยในช่วงหนึ่งรอบเป็นศูนย์กระแสประเภทนี้ใช้สำหรับระบบพลังงานเนื่องจากช่วยให้สามารถส่งพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพพบได้ในการใช้งานที่หลากหลายทั้งในประเทศและอุตสาหกรรมเนื่องจากความสามารถในการเปลี่ยนเป็นระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดาย

รูปที่ 2: กระแสสลับ (AC)

AC ถูกสร้างขึ้นโดยการแปลงพลังงานเชิงกลเป็นพลังงานไฟฟ้าวิธีการแบบดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ, ถ่านหินและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งใบพัดแม่เหล็กไฟฟ้าหมุนผ่านสายแม่เหล็กของแรงเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเทคโนโลยีพลังงานทดแทนที่ทันสมัยยังมีส่วนช่วยในการผลิต ACกังหันลมสร้างพลังงานไฟฟ้าโดยการควบคุมลมระบบโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์สร้างกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) ที่จำเป็นต้องแปลงเป็น AC โดยใช้อินเวอร์เตอร์เพื่อการส่งและความเข้ากันได้ง่ายขึ้นกับกริดพลังงาน

รูปคลื่นของกระแสสลับ (AC)

รูปคลื่นกระแสสลับ (AC) ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในทิศทางและความแข็งแรงศูนย์กลางของพฤติกรรมนี้คือเส้นแรงดันไฟฟ้าที่แบ่งรูปคลื่นออกเป็นสองส่วนเท่า ๆ กันบรรทัดนี้ไม่ได้เป็นเพียงแนวคิด แต่เป็นจุดที่ใช้งานได้จริงที่กระแสไฟฟ้ากระแสสลับกลับไปเป็นศูนย์โวลต์ในแต่ละรอบ

การจับเส้นแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจบทบาทของ AC ในระบบไฟฟ้ามันบ่งบอกว่าเมื่อใดที่การเปลี่ยนแปลงทิศทางการเปลี่ยนจากบวกเป็นลบและกลับอีกครั้ง

ในวงจรไฟฟ้าเส้นแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิงที่ช่วยในการตรวจสอบและทำนายพฤติกรรมปัจจุบันรูปคลื่นของกระแสสลับ (AC) แสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปนี่คือประเภทของรูปคลื่น AC:

รูปที่ 3: Sinewave

คลื่นไซน์คลื่นไซน์เป็นรูปคลื่น AC ที่พบมากที่สุดโดยมีการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไปรูปร่างโค้งของมันคล้ายกับฟังก์ชั่นไซน์ทำให้เหมาะสำหรับระบบพลังงานในครัวเรือนและอุตสาหกรรมเนื่องจากระยะเวลาและความมั่นคง

รูปที่ 4: คลื่นสแควร์

คลื่นสี่เหลี่ยมคลื่นสี่เหลี่ยมสลับกันระหว่างค่าสูงสุดและค่าสูงสุดจากนั้นเปลี่ยนเป็นค่าลบอย่างรวดเร็วและส่งกลับเป็นศูนย์ภายในหนึ่งรอบช่วงการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและช่วงความถี่กว้างทำให้คลื่นสี่เหลี่ยมมีประโยชน์ในระบบการส่งสัญญาณและควบคุมสัญญาณดิจิตอล

รูปที่ 5: คลื่นสามเหลี่ยม

คลื่นสามเหลี่ยมคลื่นสามเหลี่ยมเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงจากศูนย์เป็นค่าสูงสุดจากนั้นจะลดลงเป็นเส้นตรงเป็นศูนย์ภายในหนึ่งรอบซึ่งแตกต่างจากคลื่นสี่เหลี่ยมคลื่นสามเหลี่ยมมีการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นขึ้นและช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นดังนั้นทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการประมวลผลสัญญาณเสียงการปรับและ synthesizers

ลักษณะพลังงาน AC

กระแสสลับ (AC) มีคุณสมบัติสำคัญหลายประการรวมถึงช่วงเวลาความถี่และแอมพลิจูด

ช่วงเวลา (t) คือระยะเวลาสำหรับรูปคลื่น AC เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์หนึ่งรอบในระหว่างรอบนี้กระแสหรือแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่ศูนย์เพิ่มขึ้นเป็นจุดสูงสุดที่เป็นบวกลดลงสู่ศูนย์ลดลงไปยังจุดสูงสุดเชิงลบและกลับสู่ศูนย์อีกครั้งความยาวรอบนี้มีผลต่อความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้า

ความถี่ (F) คือจำนวนครั้งที่รูปคลื่น AC ทำซ้ำต่อวินาทีวัดใน Hertz (Hz)มันกำหนดว่าการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันเร็วแค่ไหนความถี่กริดมาตรฐานมักจะ 50 Hz หรือ 60 Hz ขึ้นอยู่กับภูมิภาคและสิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อการออกแบบและการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อทั้งหมดตัวอย่างเช่นความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าและประสิทธิภาพของหม้อแปลงเกี่ยวข้องโดยตรงกับความถี่อุปทาน

แอมพลิจูดหมายถึงขอบเขตสูงสุดของรูปคลื่น AC จากพื้นฐานไปจนถึงจุดสูงสุดในการออกแบบวงจรแอมพลิจูดมีผลต่อการส่งออกพลังงานการบริโภคและประสิทธิภาพการส่งสัญญาณแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าเชื่อมโยงกับประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานและการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นสามารถเพิ่มระยะการส่งผ่านและลดการสูญเสียพลังงานนั่นคือเหตุผลที่ AC แรงดันไฟฟ้าสูงเป็นที่ต้องการสำหรับการส่งพลังงานทางไกล

ข้อได้เปรียบและข้อเสียของ AC

ระบบพลังงาน AC มีประโยชน์ต่อการกระจายไฟฟ้าที่ทันสมัยมันให้ประโยชน์ที่สำคัญและเผชิญกับความท้าทายเฉพาะที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบและการใช้งานระบบพลังงาน

ข้อดีของแหล่งจ่ายไฟ AC

พลังงาน AC ให้ประสิทธิภาพในการส่งแรงดันสูงพลังงาน AC สามารถส่งได้ที่แรงดันไฟฟ้าสูงจากนั้นก้าวลงผ่านหม้อแปลงใกล้กับจุดใช้งานที่ช่วยลดการสูญเสียพลังงานในระยะทางไกลประสิทธิภาพนี้ทำให้ AC Power เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับกริดไฟฟ้าแห่งชาติ

การเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าในระบบ AC นั้นง่ายและคุ้มค่าหม้อแปลงที่เชื่อถือได้สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าขึ้นหรือลงได้อย่างง่ายดายเพื่อให้เหมาะกับการตั้งค่าที่แตกต่างกันตั้งแต่แหล่งอุตสาหกรรมไปจนถึงพื้นที่ที่อยู่อาศัย

ประโยชน์อีกประการหนึ่งคือความง่ายในการขัดจังหวะการไหลของพลังงาน ACวงจร AC จะวนรอบด้วยแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ทำให้การหยุดชะงักของพลังงานในระหว่างการบำรุงรักษาหรือฉุกเฉินปลอดภัยและง่ายขึ้น

นอกจากนี้พลังงาน AC ไม่ต้องการความสนใจอย่างรอบคอบกับขั้วซึ่งแตกต่างจากพลังงาน DC ซึ่งต้องการการเชื่อมต่อที่เป็นบวกและเชิงลบเฉพาะพลังงาน AC สามารถไหลได้ทั้งสองทิศทางดังนั้นจึงทำให้การออกแบบอุปกรณ์และระบบไฟฟ้าง่ายขึ้น

ข้อเสียของแหล่งจ่ายไฟ AC

แม้จะมีข้อได้เปรียบ แต่ Power AC ก็มีข้อเสียบางอย่างระบบ AC มักจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าที่จำเป็น ณ จุดใช้งานและต้องการหม้อแปลงเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ใช้งานได้จริงสิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนและจุดที่อาจเกิดขึ้นจากความล้มเหลว

ระบบ AC ยังได้รับผลกระทบจากส่วนประกอบเช่น Coils & Capacitors ที่แนะนำการเหนี่ยวนำและความจุนั่นจะทำให้เฟสเลื่อนระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถนำไปสู่ความไร้ประสิทธิภาพและต้องการส่วนประกอบหรือการควบคุมเพิ่มเติมเพื่อแก้ไข

นอกเหนือจากนั้นในขณะที่มีประสิทธิภาพในระยะทางปานกลางระบบ AC ยังไม่เหมาะสำหรับการส่งผ่านทางไกลเป็นพิเศษเช่นข้ามทวีปหรือใต้ทะเลเนื่องจากการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญและความท้าทายในการจัดการเครือข่ายที่กว้างขวาง

แอปพลิเคชันของกระแสสลับกัน

การใช้กระแสสลับ (AC) เป็นที่แพร่หลายในแอปพลิเคชันต่าง ๆ

ในบ้าน AC เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการส่งพลังงานไฟฟ้าและการปรับแรงดันไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายผ่านหม้อแปลงเครื่องใช้ในครัวเรือนเกือบทั้งหมดตั้งแต่ไฟจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนเช่นโทรทัศน์ตู้เย็นและเครื่องซักผ้าขึ้นอยู่กับ ACนี่เป็นเพราะ AC สามารถแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือต่ำกว่าโดยใช้หม้อแปลงแบบก้าวลงหรือขั้นตอน

ในการผลิตอุตสาหกรรม AC ให้อำนาจเครื่องจักรขนาดใหญ่และสายการผลิตอัตโนมัติพวกเขาให้กำลังที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมหนักเทคโนโลยีการแปลงความถี่ซึ่งปรับความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การควบคุมการดำเนินงานทางกลเพื่อตอบสนองความต้องการการผลิตที่แตกต่างกันอย่างแม่นยำดังนั้นให้เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและลดการใช้พลังงาน

ในการขนส่ง AC เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบเพิ่มพลังยานพาหนะไฟฟ้า, รถไฟใต้ดิน, และรถไฟไฟฟ้ามักใช้มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วย ACมอเตอร์เหล่านี้ไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพสูง แต่ยังทำงานได้อย่างราบรื่นและง่ายต่อการบำรุงรักษานอกจากนี้ AC สามารถส่งผ่านระยะทางไกลผ่านสายแรงดันไฟฟ้าสูงดังนั้นรับประกันการจัดหาพลังงานที่มั่นคงสำหรับเครือข่ายการขนส่งที่กว้างขวาง

ในภาคการสื่อสาร AC จัดหาแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ สำหรับการส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องและปลอดภัยTransformers ปรับ AC เพื่อตอบสนองความต้องการแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์จากสถานีฐานไปยังเทอร์มินัลผู้ใช้นอกจากนี้เทคโนโลยีการสื่อสารสายไฟที่ทันสมัยช่วยให้สายไฟ AC สามารถส่งทั้งพลังงานไฟฟ้าและข้อมูลสนับสนุนการพัฒนาบ้านอัจฉริยะและอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ โดยอำนวยความสะดวกในการแบ่งปันพลังงานและการแบ่งปันการไหลของข้อมูล

รูปที่ 6: แอปพลิเคชันปัจจุบัน AC

รูปที่ 6 แสดงกระบวนการกระจายพลังงานกระแสสลับ (AC) จากโรงไฟฟ้าไปยังบ้านและธุรกิจเริ่มแรกไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำในโรงไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าแรงต่ำนี้จะถูกป้อนเข้าสู่หม้อแปลงขั้นสูงซึ่งจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับสูงสำหรับการส่งผ่านทางไกลที่มีประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าแรงสูงจะถูกดำเนินการในระยะทางไกลผ่านสายส่งช่วยลดการสูญเสียพลังงานเมื่อกระแสไฟฟ้าเข้าใกล้ปลายทางมันจะผ่านหม้อแปลงแบบก้าวลงซึ่งจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าไปยังระดับที่ปลอดภัยกว่าและต่ำกว่าเหมาะสำหรับการใช้งานในบ้านและธุรกิจในที่สุดไฟฟ้าแรงดันต่ำจะถูกแจกจ่ายให้กับลูกค้าแต่ละรายผ่านสายการกระจายวิธีนี้ใช้ประโยชน์จาก AC เพราะช่วยให้การแปลงแรงดันไฟฟ้าได้ง่ายโดยใช้หม้อแปลงดังนั้นรับประกันการส่งมอบพลังงานที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย

Direct Current (DC) คืออะไร?

กระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) คือการไหลอย่างต่อเนื่องของประจุไฟฟ้าในทิศทางเดียวผ่านวงจรซึ่งแตกต่างจากกระแสสลับ (AC), DC รักษาขนาดและทิศทางคงที่ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพามากมาย

รูปที่ 7: กระแสตรง (DC)

การสร้างพลังงาน DC รวมถึงวิธีการโดยตรง (ใช้แบตเตอรี่หรืออะแดปเตอร์ DC) และวิธีการทางอ้อม (ใช้วงจรเรียงกระแสเพื่อแปลง AC เป็น DC) เพื่อสร้าง DCโดยทั่วไปแล้ววงจร DC พื้นฐานจะมีแหล่งพลังงานตัวต้านทานและตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำบางครั้งแหล่งพลังงานเช่นแบตเตอรี่หรืออะแดปเตอร์ DC ให้แรงไฟฟ้าที่จำเป็น, ประจุขับเคลื่อนจากขั้วลบ (ศักยภาพต่ำ) ไปยังเทอร์มินัลบวก (ศักยภาพสูง)เมื่อประจุเคลื่อนที่ผ่านวงจรมันจะผ่านองค์ประกอบตัวต้านทานซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนดังที่เห็นในหลอดทำความร้อนและหลอดไฟ

กระแสกระแสตรงมีความถี่เป็นศูนย์เพราะมันไหลไปทางทิศตะวันออกและไม่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะอย่างไรก็ตาม DC ยังสามารถได้มาจาก AC ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแก้ไขวงจรเรียงกระแสซึ่งแปลง AC เป็น DC ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากพวกเขาสามารถมีตั้งแต่ไดโอดแบบง่ายไปจนถึงวงจรเรียงกระแสสะพานที่ซับซ้อนขึ้นอยู่กับความเสถียรและประสิทธิภาพที่ต้องการของเอาต์พุต DCการแก้ไขขั้นสูงอาจเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการกรองและการทำให้เสถียรเพื่อเพิ่มคุณภาพของพลังงาน DC

สัญลักษณ์พลังงาน DC

รูปที่ 8: สัญลักษณ์ปัจจุบันโดยตรง

ในไดอะแกรมวงจรสัญลักษณ์สำหรับกระแสตรง (DC) เป็นเส้นแนวนอนสะท้อนให้เห็นถึงการไหลอย่างต่อเนื่องหนึ่งทิศทางซึ่งแตกต่างจากกระแสสลับ (AC) ซึ่งเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะ DC ไหลอย่างต่อเนื่องจากค่าลบไปยังขั้วบวกการเป็นตัวแทนที่ตรงไปตรงมานี้ช่วยระบุทิศทางของการไหลของกระแสในวงจรได้อย่างรวดเร็ว

ทิศทางคงที่ของกระแสกระแสตรงมีความสำคัญในหลายแอปพลิเคชันตัวอย่างเช่นในวงจรการชาร์จหรือหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์บางอย่างวิศวกรอาจต้องออกแบบสำหรับการไหลของกระแสย้อนกลับเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะความเสถียรของ DC ช่วยให้สามารถควบคุมและใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นจึงเหมาะสำหรับระบบเช่นแผงโซลาร์เซลล์และการจัดการแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าระบบเหล่านี้พึ่งพาการไหลที่สอดคล้องกันของ DC เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานและการแปลง

ข้อดีและข้อเสียของ DC

การทำความเข้าใจข้อดีและข้อเสียของ DC Power ช่วยวิศวกรและนักออกแบบเมื่อเลือกระหว่างพลังงาน DC & AC สำหรับการใช้งานเฉพาะ

ข้อดีของแหล่งจ่ายไฟ DC

ประโยชน์ที่สำคัญอย่างหนึ่งของพลังงาน DC คือการส่งมอบพลังงานที่มั่นคงและคาดการณ์ได้โดยไม่ต้องล่วงหน้าเฟสล่วงหน้าหรือความล่าช้าความเสถียรนี้ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการระดับแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันนอกจากนี้วงจร DC ไม่ได้ผลิตพลังงานปฏิกิริยาที่ช่วยหลีกเลี่ยงความไร้ประสิทธิภาพที่พบได้ทั่วไปในระบบ ACมันเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในการตั้งค่าที่ไม่ต้องการเฟสสลับกัน

พลังงาน DC นั้นยอดเยี่ยมสำหรับการจัดเก็บไฟฟ้าโดยใช้แบตเตอรี่และระบบอื่น ๆนี่เป็นสิ่งสำคัญในสถานการณ์ที่ต้องการกำลังสำรองข้อมูลที่เชื่อถือได้เช่นศูนย์ข้อมูลแสงไฟฉุกเฉินและอุปกรณ์พกพา

ข้อเสียของแหล่งจ่ายไฟ DC

แม้จะมีประโยชน์ แต่ DC Power ก็มีความท้าทายเล็กน้อยการขัดจังหวะกระแสกระแสตรงเป็นเรื่องยากเพราะมันไม่ผ่านจุดศูนย์อย่าง AC โดยธรรมชาติซึ่งต้องการสวิตช์และเบรกเกอร์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพงมากขึ้น

การแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นอีกปัญหาหนึ่งในระบบ DCซึ่งแตกต่างจากระบบ AC ที่ใช้หม้อแปลงง่าย DC ต้องการตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนเพื่อเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าตัวแปลงเหล่านี้เพิ่มทั้งค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนของระบบพลังงาน DC

สุดท้ายเอฟเฟกต์อิเล็กโทรไลติกที่แข็งแกร่งในพลังงาน DC สามารถลดส่วนประกอบเช่นตัวเก็บประจุที่จะนำไปสู่ความต้องการการบำรุงรักษาที่สูงขึ้นการกัดกร่อนและการสึกหรอนี้สามารถเพิ่มค่าใช้จ่ายและลดความน่าเชื่อถือของระบบ

แอปพลิเคชันของ DC Power

Direct Current (DC) เป็นสิ่งจำเป็นในเทคโนโลยีที่ทันสมัยและชีวิตประจำวันโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์และเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กเนื่องจากความเสถียรและการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาเช่นสมาร์ทโฟนแล็ปท็อปและวิทยุพึ่งพาพลังงาน DC เป็นอย่างมากอุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับการใช้พลังงาน DC เนื่องจากวงจรและส่วนประกอบภายในของพวกเขาเช่นเซมิคอนดักเตอร์วงจรรวมและการแสดงผลทำงานได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อม DCโดยทั่วไปอุปกรณ์เหล่านี้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งเก็บและปล่อยพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อตอบสนองความต้องการของการพกพาและการใช้งานอย่างต่อเนื่อง

พลังงาน DC ยังแพร่หลายในเครื่องมือและอุปกรณ์แบบพกพาเช่นไฟฉายเครื่องมือเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยใช้ DC เพื่อให้แน่ใจว่าการจัดหาพลังงานระยะยาวที่มั่นคงตัวอย่างเช่นไฟ LED ในไฟฉายได้รับประโยชน์จากพลังงาน DC เนื่องจากให้แสงอย่างต่อเนื่องและคงที่โดยไม่จำเป็นต้องมีการปรับพลังงานที่ซับซ้อน

ในภาคการขนส่ง DC ถูกนำมาใช้มากขึ้นโดยเฉพาะในยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) และรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEVs)ยานพาหนะเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของ DC ในการจัดเก็บพลังงานและประสิทธิภาพการแปลงEVs ใช้แบตเตอรี่เช่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อเก็บ DC และให้กำลังมอเตอร์ไฟฟ้าการตั้งค่านี้เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดต้นทุนการดำเนินงานและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของ DC ในแอปพลิเคชันเหล่านี้คือมันทำงานได้ดีกับระบบเบรกแบบปฏิรูปที่จะช่วยให้การกู้คืนพลังงานและการจัดเก็บในระหว่างการชะลอตัว

ความแตกต่างระหว่าง AC และ DC

รูปที่ 9: พลังงาน DC และ AC

ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า

ความแตกต่างหลักระหว่างกระแสสลับ (AC) และกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) คือทิศทางของการไหลของกระแสกระแสไฟฟ้ากระแสสลับย้อนกลับทิศทางการขี่จักรยานผ่านเฟสบวกและลบในขณะที่กระแส DC รักษาทิศทางที่สอดคล้องกันไม่ว่าจะเป็นบวกหรือลบเมื่อเวลาผ่านไปความแตกต่างนี้มีผลต่อแอพพลิเคชั่นและประสิทธิภาพของพวกเขาในระบบไฟฟ้าต่างๆ

ความถี่

AC ถูกกำหนดโดยความถี่ของมันซึ่งวัดใน Hertz (Hz) ซึ่งแสดงถึงความถี่ในการเปลี่ยนแปลงทิศทางในแต่ละวินาทีโดยทั่วไปแล้ว AC ในครัวเรือนจะทำงานที่ 50 หรือ 60 Hzในทางตรงกันข้าม DC มีความถี่เป็นศูนย์เนื่องจากกระแสกระแสไฟฟ้าไหลออกทางทิศตะวันออกให้แรงดันไฟฟ้าคงที่เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งต้องการอินพุตพลังงานที่เสถียร

ปัจจัยอำนาจ

ระบบ AC มีปัจจัยพลังงานซึ่งเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่แท้จริงที่ไหลไปยังโหลดไปยังพลังงานที่ชัดเจนในวงจรมันเป็นปัจจัยในระบบ AC เนื่องจากมีผลต่อประสิทธิภาพของการส่งกำลังระบบ DC ไม่มีปัญหาด้านพลังงานเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าและกระแสไม่ออกจากเฟสพลังงานที่ส่งมอบเป็นเพียงผลิตภัณฑ์ของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า

เทคนิคการสร้าง

โดยทั่วไปแล้ว AC จะผลิตในโรงไฟฟ้าโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่หมุนสนามแม่เหล็กข้ามตัวนำทำให้เกิดกระแสสลับกันการสร้าง DC เกี่ยวข้องกับวิธีการเช่นการกระทำทางเคมีในแบตเตอรี่แผงโซลาร์เซลล์หรือผ่านการใช้วงจรเรียงกระแสซึ่งแปลง AC เป็น DCสิ่งนี้ทำให้ DC เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันพลังงานหมุนเวียนและการจัดเก็บแบตเตอรี่

โหลดพลวัต

AC สามารถให้บริการโหลดอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนซึ่งอาจเป็นแบบ capacitive หรืออุปนัยเช่นในมอเตอร์ไฟฟ้าและคอมเพรสเซอร์ที่ได้รับประโยชน์จากความสามารถของ AC ในการแปลงแรงดันไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายโดยใช้หม้อแปลงDC ใช้เป็นส่วนใหญ่กับโหลดต้านทานและเป็นที่ต้องการในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำเช่นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลและการลากทางรถไฟบางประเภท

รูปคลื่น

AC สามารถสันนิษฐานได้ว่ารูปแบบของรูปคลื่นต่าง ๆ - sinusoidal ทั่วไปส่วนใหญ่ แต่ยังมีสี่เหลี่ยมหรือสามเหลี่ยมขึ้นอยู่กับการใช้งานที่สามารถมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพและลักษณะของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานรูปคลื่นของ DC นั้นแบนอย่างต่อเนื่องซึ่งบ่งบอกถึงแรงดันไฟฟ้าและทิศทางคงที่ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ของวงจรอิเล็กทรอนิกส์

อุปกรณ์แปลงพลังงาน

AC และ DC ใช้อุปกรณ์แปลงประเภทต่าง ๆAC ถูกแปลงเป็น DC โดยใช้วงจรเรียงกระแสในขณะที่ DC ถูกแปลงเป็น AC โดยใช้อินเวอร์เตอร์

แอปพลิเคชัน

AC มีความโดดเด่นในการใช้งานแหล่งจ่ายไฟทั่วไปเนื่องจากการจัดการแรงดันไฟฟ้าที่ง่ายขึ้นสำหรับการส่งผ่านทางไกลอย่างไรก็ตาม DC เป็นที่ต้องการในสภาพแวดล้อมเทคโนโลยีดิจิตอลการสื่อสารโทรคมนาคมและสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการความจุพลังงานสูงเพราะมันมีแหล่งจ่ายไฟที่สอดคล้องและเชื่อถือได้

การแพร่เชื้อ

ในขณะที่ AC ถูกนำมาใช้แบบดั้งเดิมสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกลเนื่องจากการสูญเสียพลังงานน้อยลงเมื่อก้าวขึ้นสู่แรงดันไฟฟ้าสูงเทคโนโลยีการส่ง DC เช่น HVDC กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงHVDC เป็นข้อได้เปรียบในการส่งสัญญาณใต้น้ำและทางไกลเพราะมันเกิดการสูญเสียที่ลดลงและช่วยให้การเชื่อมต่อโครงข่ายของระบบพลังงานแบบอะซิงโครนัส

ความปลอดภัยและโครงสร้างพื้นฐาน

ระบบ DC มีแนวโน้มที่จะง่ายขึ้นในแง่ของความต้องการโครงสร้างพื้นฐาน แต่โดยทั่วไปถือว่ามีความเสี่ยงสูงกว่าที่เกี่ยวข้องกับการช็อกไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับ ACอย่างไรก็ตามโครงสร้างพื้นฐานสำหรับระบบ AC นั้นมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากความต้องการอุปกรณ์เช่นหม้อแปลงและเบรกเกอร์วงจรเพื่อจัดการทิศทางปัจจุบันและระดับแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง

บทสรุป

เราเรียนรู้อะไร?ไฟฟ้ามาในสองรสชาติ: AC และ DCAC เป็นเหมือนบูมเมอแรงกลับไปมาซึ่งช่วยให้พลังงานบ้านและเครื่องจักรใหญ่ของเราได้อย่างง่ายดายDC เป็นเหมือนลูกศรตรงมั่นคงและเชื่อถือได้เหมาะสำหรับอุปกรณ์และรถยนต์ไฟฟ้าโดยการทำความเข้าใจทั้งสองนี้เราจะเห็นว่าพวกเขามีความสำคัญเพียงใดตั้งแต่การรักษาไฟของเราเพื่อให้แน่ใจว่าโทรศัพท์ของเราถูกเรียกเก็บเงินทั้ง AC & DC มีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเราเพิ่มพลังเกือบทุกอย่างที่เราใช้

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. AC และ DC สามารถใช้ร่วมกันในระบบไฟฟ้าเดียวกันได้หรือไม่?

ใช่ AC และ DC สามารถรวมกันในระบบไฟฟ้าเดียวการตั้งค่านี้เป็นเรื่องปกติเมื่อแต่ละประเภทปัจจุบันมีประโยชน์เฉพาะตัวอย่างเช่นในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แผงโซลาร์เซลล์จะสร้าง DC ซึ่งจะถูกแปลงเป็น AC สำหรับการใช้งานที่บ้านหรือเก็บไว้เป็น DC สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่อินเวอร์เตอร์และตัวแปลงจัดการสวิตช์ระหว่าง AC และ DC ทำให้ทั้งคู่ทำงานร่วมกันได้อย่างปลอดภัย

2. AC และ DC มีผลต่ออายุยืนของเครื่องใช้ไฟฟ้าอย่างไร

ประเภทของกระแสไฟฟ้า - AC หรือ DC - สามารถมีอิทธิพลต่ออายุขัยของเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับของ AC สามารถเพิ่มการสึกหรอในชิ้นส่วนเช่นมอเตอร์และหม้อแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทิศทางคงที่DC ซึ่งเป็นกระแสที่มั่นคงเป็นอุปกรณ์ที่อ่อนโยนกว่าบนอุปกรณ์ที่ทำขึ้นเช่นไฟ LED และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งอาจช่วยให้พวกเขาได้นานขึ้น

3. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิต AC และ DC คืออะไร?

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมขึ้นอยู่กับแหล่งไฟฟ้ามากกว่าว่าเป็น AC หรือ DCDC โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บแบตเตอรี่ลดการสูญเสียพลังงานและลดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมAC นั้นดีสำหรับการส่งผ่านทางไกล แต่อาจต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานมากขึ้นซึ่งสามารถเพิ่มรอยเท้าด้านสิ่งแวดล้อม

4. มาตรการความปลอดภัยแตกต่างกันอย่างไรเมื่อทำงานกับ AC กับ DC?

โปรโตคอลความปลอดภัยแตกต่างกันระหว่าง AC และ DC เนื่องจากผลกระทบทางกายภาพที่แตกต่างกันAC อาจเป็นอันตรายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะอาจทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่องทำให้ยากที่จะปล่อยแหล่งที่มาDC มักจะทำให้เกิดการเขย่าที่แข็งแกร่งเพียงครั้งเดียวที่อาจผลักคนออกไปจากแหล่งปัจจุบันอุปกรณ์ป้องกันและเบรกเกอร์แบบพิเศษได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับความแตกต่างเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ

5. มีเทคโนโลยีใหม่บนขอบฟ้าที่สามารถเปลี่ยนวิธีการใช้ AC และ DC ได้หรือไม่?

ใช่เทคโนโลยีใหม่กำลังเกิดขึ้นซึ่งอาจเปลี่ยนวิธีการใช้ AC และ DCการปรับปรุงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานเช่นอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่ามากขึ้นทำให้ระบบ DC สามารถใช้งานได้มากขึ้นความก้าวหน้าในเทคโนโลยีโซลิดสเตตและวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแปลง AC-DC ซึ่งอาจเปลี่ยนแอพพลิเคชั่นและประสิทธิผลของกระแสเหล่านี้