Vipi ni Vifo Kubwa Kati ya Mabwana wa Umeme AC na DC?

Tofauti Kuu Kati ya Mipaji ya Mwendo Wa Mzunguko na Mipaji wa Mwendo Wa Mstari

Kifaa cha umeme ni kifaa kinachobadilisha nishati ya muktadha kwa nishati ya umeme na upande mwingine. Mpati ni aina fulani ya kifaa hiki kinachobadilisha nishati ya muktadha kwa nishati ya umeme. Hata hivyo, nishati iliyotengenezwa inaweza kuwa ya mwendo wa mzunguko (AC) au ya mwendo wa mstari (DC). Hivyo, tofauti kuu kati ya mipaji ya AC na DC ni kwamba wapati nishati ya mwendo wa mzunguko na ya mwendo wa mstari kwa mtazamo wao. Ingawa kuna baadhi ya maana sawa kati yao, kuna wingi sana za tofauti.

Kabla ya kujifunza orodha ya tofauti zao, tutakusoma jinsi mpati anavyotengeneza umeme & jinsi AC & DC hutengenezwa.

Uuzinduzi wa Umeme

Umeme hutengenezwa kulingana na Sheria ya Faraday ya Uuzinduzi wa Umeme, ambayo inaelezea kwamba mkondo wa umeme au nguvu ya uuzinduzi (EMF) itatengenezwa katika mwambaji unapotumika katika magnetic field yenye mabadiliko. Mipaji ya AC na DC yote yanategemea kwa msingi huo kwa kutengeneza mkondo wa umeme.

Kuna njia mbili za kubadilisha magnetic field yenye mabadiliko: unaweza kukuruka magnetic field kuhusu mwambaji usiohamisi, au kuruka mwambaji ndani ya magnetic field isiohamisi. Katika hadhira zote, magnetic field lines zinazohusiana na mwambaji zinabadilika, kwa hiyo kutengeneza mkondo wa umeme katika mwambaji.

Alternator hutumia mfano wa magnetic field yenye mabadiliko kuhusu mwambaji usiohamisi, ingawa hii hautathiriki katika makala hii.

Mpati wa AC: Slip Rings na Alternators

Kwa sababu slip rings ni viringo vilivyovunjika, wanawafanuliya mkondo wa umeme wa mwendo wa mzunguko uliotengenezwa katika armature. Tangu brush zinavunjika kwa urahisi kwenye viringo hivi, haijulikani hatari nyingi ya short circuits au sparks kati ya vifaa. Hii husaidia kwa muda mrefu wa matumizi ya brush zinazotumika kwenye mipaji ya AC kuliko mipaji ya DC.

Alternator ni aina nyingine ya mpati wa AC tu, unaeza armature isiyo hamisi na magnetic field yenye mabadiliko. Kwa sababu umeme hutengenezwa katika sehemu isiyo hamisi, kutuma kwenye circuit isiyo hamisi ni rahisi na wazi. Katika utaratibu huu, brush zinapata ukosefu mdogo, kunzimia uzalishaji zaidi.

Mpati wa DC

Mpati wa DC ni kifaa kinachobadilisha nishati ya muktadha kwa nishati ya umeme ya mwendo wa mstari (DC), pia linajulikana kama dynamo. Linatengeneza umeme wa mwendo wa mstari wenye mabadiliko, ambapo ukubwa wa mkondo unaweza kubadilika lakini mteremko unaweza kuwa sawa.

Mkondo hutengenezwa katika armature conductors zinazokuruka ni asilia wa mwendo wa mzunguko. Ili kutengeneza hii kwa DC, split-ring commutator hutumika. Commutator haukubadilisha tu mkondo kutoka kwenye armature inayokuruka kwenye circuit isiyo hamisi, bali huchukua mkondo supplied unaweza kuwa sawa.

Split-Ring Commutator katika Mipaji ya DC

Split-ring commutator huwa na viringo vilivyovunjika katika mtaa moja, na gap ya insulating kati yao. Ghaba ya split ring ni zinazohusiana na terminal tofauti ya armature winding, na brush zinazotumika kwa carbon zinazofanya sliding contact na commutator inayokuruka ili kutumia mkondo kwenye circuit isiyo hamisi.

Wakati armature inakuruka na mkondo wa AC unabadilika kila half-cycle, split-ring commutator huchukua kwamba mkondo supplied kwenye circuit unaweza kuwa sawa:

• Katika half-rotation moja, mkondo unafuata kwa brush moja kwenye circuit.

• Katika half-rotation ifuatayo, commutator segments zinabadilisha contact na brush, kunyaza direction ya mkondo wa ndani lakini kuendelea na mkondo sawa wa nje.

Hata hivyo, gap kati ya commutator segments hutoa changamoto mbili muhimu:

• Sparking: Wakati brush zinabadilisha kati ya segments, zinapiga bridge gap kwa muda mfupi, kusababisha short circuits na sparking.

• Brush Wear: Arcing na stress ya muktadha zinachukua muda wa matumizi na lifespan ya generator.

Vigumu hivi havijisaidia kwa kutosha kwa ajili ya maintenance na replacement ya brush zinazotumika kwenye mipaji ya DC kuliko mipaji ya AC na slip rings.