Střídavý proud: Definice, vlastnosti a aplikace
Co je střídavý proud?
Střídavý proud (AC) je střídavý proud, který pravidelně mění svou směr a velikost. Na rozdíl od přímého proudu (DC), který teče pouze v jednom směru, lze AC použít k přenosu energie na dlouhé vzdálenosti s menšími ztrátami energie. AC je také formou elektrické energie, kterou využívají nejčastěji domácí spotřebiče a zařízení, když jsou zapojeny do zásuvky.
Tvar signálu střídavého proudu se může lišit podle zdroje a zatížení. Nejčastějším tvarem signálu je sinusová vlna, která má hladký a symetrický tvar. Jiné tvary vln zahrnují čtvercové vlny, trojúhelníkové vlny a pilovité vlny, které mají různé charakteristiky a aplikace.
Jak se měří střídavý proud?
Jedním ze způsobů měření střídavého proudu je použití jeho efektivní hodnoty (RMS). Efektivní hodnota (RMS) střídavého signálu je ekvivalentní DC hodnota, která by vyprodukovala stejnou množství tepla v odporu. Efektivní hodnota se může vypočítat tak, že se umocní okamžité hodnoty střídavého signálu, vezme se průměr za jeden cyklus a pak se vezme druhá odmocnina.
Efektivní hodnota sinusového střídavého signálu je rovna jeho maximální hodnotě dělené druhou odmocninou ze dvou:
Efektivní hodnota čtvercového střídavého signálu je rovna jeho maximální hodnotě:
Efektivní hodnota trojúhelníkového střídavého signálu je rovna jeho maximální hodnotě dělené druhou odmocninou ze tří:
Efektivní hodnota pilovitého střídavého signálu je rovna jeho maximální hodnotě dělené druhou odmocninou ze šesti:
Dalším způsobem měření střídavého proudu je použití jeho frekvence. Frekvence střídavého signálu je počet cyklů nebo period, které nastanou během jedné sekundy. Jednotkou frekvence je herc (Hz), což znamená cykly za sekundu. Například 60 Hz střídavý signál dokončí 60 cyklů během jedné sekundy.
Frekvence střídavého signálu je spojena s jeho periodou, která je čas potřebný pro dokončení jednoho cyklu. Perioda se může vypočítat dělením jedné sekundy frekvencí:
Frekvenci lze vypočítat dělením jedné sekundy periodou:
Proč se používá střídavý proud?
Střídavý proud má mnoho výhod při přenosu a distribuci energie oproti přímému proudu. Některé z těchto výhod jsou:
Snadnost generování: AC lze snadno vygenerovat otáčením cívky drátu v magnetickém poli nebo otáčením magnetu kolem cívky drátu. Toto nevyžaduje žádné komutátory nebo usměrňovače, které jsou potřebné pro generování DC.
Napětí transformace: AC lze snadno zvýšit nebo snížit pomocí transformátorů, které jsou zařízení, která používají elektromagnetickou indukci k změně napětí a intenzity proudu v AC obvod. To umožňuje přenos AC na vysokých napětích a nízkých proudech, což snižuje ztráty energie způsobené odporem drátů. Umožňuje to také dodávat AC v různých napětích a proudech pro různé aplikace a zařízení.
Faktor využití korekce: AC lze upravit, aby se zlepšil jeho faktor využití, který je měřítkem, jak účinně AC obvod využívá energii. Faktor využití je definován jako poměr skutečné energie (energie, která provádí užitečnou práci) k zdánlivé energii (součin napětí a proudu). Nízký faktor využití znamená, že některá energie je ztracena jako reaktivní energie (energie, která osciluje mezi zdrojem a zatížením). Reactivní energie může způsobit fl
