» » جریان متاوب چیست؟ + نکات مهم

مهرگان
 
 
 

جریان متاوب چیست؟ + نکات مهم

3 اردیبهشت 1392

جریان متاوب چیست؟ + نکات مهم


جریان متناوب چیست؟


مقدمه:

تاریخچه
توان الکتریکی با جریان متناوب ، نوعی از انرژی الکتریکی است که برای تغذیه تجاری الکتریسیته به عنوان توان الکتریکی ، از جریان متناوب استفاده می‌کند. ویلیام استنلی جی آر کسی است که یکی از اولین سیم پیچهای عملی را برای تولید جریان متناوب طراحی کرد. طراحی وی یک صورت ابتدایی ترانسفورماتور مدرن بود که یک سیم پیچ القایی نامیده می‌شد. از سال 1881م تا 1889م سیستمی که امروزه استفاده می‌شود، توسط نیکلا تسلا ، جرج وستینگهاوس ، لوییسین گاولارد ، جان گیبس و الیور شالنجر طراحی شد.

سیستمی که توماس ادیسون برای اولین بار برای توزیع تجاری الکتریسیته بکار برد، به دلیل استفاده از جریان مستقیم محدودیتهایی داشت که در این سیستم برطرف شد. اولین انتقال جریان متناوب در طول فواصل بلند در سال 1891م نزدیک تلورید کلورادو اتفاق افتاد که چند ماه بعد در آلمان ادامه پیدا کرد. توماس ادیسون به علت اینکه حقوق انحصاری اختراعات متعددی را در فن آوری جریان مستقیم «DC» داشت، استفاده از جریان مستقیم را به شدت حمایت می‌کرد، اما در نهایت جریان متناوب به عرصه استفاده عمومی آمد. چارلز پروتیوس استینمتز از جنرال الکتریک بسیاری از مشکلات مرتبط با تولید الکتریسیته و انتقال آن را با استفاده از جریان متناوب حل کرد.

در مطلب قبل راجع به جریان مستقیم و تفاوت آن با جریان متناوب اشاره کردیم. در این مطلب می خواهیم از جریان متناوب بیش تر بدانیم.

جریان متناوب AC نوعی از جریان است که در تمام منازل و کارخانجات و در تمام دنیا از آن استفاده می شود. می دانیم که برخلاف جریان DC که در آن شارش الکترون ها در یک جهت خاص اتفاق می افتد، در جریان AC الکتریسیته به صورت رفت و برگشت جریان پیدا کرده و جهت آن در حال تغییر است.

این جهت، بین 50 و 60 بار در هر ثانیه تغییر می کند و این تغییر به سیستم الکتریکی هر کشور بستگی دارد.

الکتریسیته AC توسط ژنراتور الکتریکی متناوب تولید می شود؛ که این وسیله، فرکانس را معین می کند (به دلیل این که در جریان متناوب از تغییر جهت و نوسان در واحد زمان صحبت می کنیم، بنابراین در این نوع از جریان با فرکانس نیز سروکار داریم).

فرکانسهای AC در کشورها:
اکثر کشورهای جهان سیستمهای الکتریکی‌شان را روی یکی از دو فرکانس 60 و 50 هرتز استاندارد کرده‌اند. لیست کشورهای 60 هرتز که اغلبشان در دنیای جدید قرار دارند کوتاهتر است، اما نمی‌توان گفت که 60 هرتز کمتر معمول است.
کشورهای 60 هرتز عبارتند از: ساموای امریکا ، آنتیگوا و باربودا ، آروبا ، باهاماس ، بلیز ، برمودا ، کانادا ، جزایر کیمان ، کلمبیا ، کاستاریکا ، کوبا ، جمهوری دمونیکن ، السالوادور ، پلینسیای فرانسه ، گوام ، گواتمالا ، گیانا ، هاییتی ، هندوراس ، کره جنوبی ، لیبریا ، جزایر مارشال ، مکزیک ، میکرونسیا ، مونت سرات ، نیکاراگویه ، جزایر ماریانای شمالی ، پالایو ، پاناما ، پرو ، فیلیپین ، پرتوریکو ، ساین کیتس و نویس ، سورینام ، تایوان ، ترینیداد توباگو ، جزایر ترکس و کیاکوس ، ایالات متحده ، ونزولا ، جزایر ویرجین ، جزیره ویک.

این کشورها دارای سیستمهایی با فرکانس مختلط 60 و 50 هرتز‌اند: بحرین ، برزیل (اغلب فرکانس 60) ، ژاپن (فرکانس 60 هرتز در زمان حضور غربیها).

اغلب کشورها به گونه‌ای استاندارد تلویزیون شان را انتخاب کرده اند که با فرکانس خطوط برقشان متناسب باشد. استاندارد NTSC برای کار با فرکانس خطوط برق 60 هرتز طراحی شده است، در حالیکه PAL و SECAM برای فرکانس خطوط 50 هرتز طراحی شده است، اما نسخه 60 هرتز PAL هم وجود دارد، برای مثال در برزیل PAL-M ارائه دهنده وضوح PAL و چشمک تصویر پایین NTSC است.

عموماً این مطلب پذیرفته شده است که نیکلا تسلا فرکانس 60 هرتز را به عنوان کمترین فرکانسی که منجر به عدم بروز پدیده چشمک زنی قابل مشاهده در روشناییهای خیابانها می‌شد، انتخاب کرد. توان 25 هرتز بیش از آنی که در آبشار نیاگارا تولید شود، در اونتاریو و آمریکای شمالی استفاده می‌شده است.

هنوز هم ممکن است برخی از ژنراتورهای 25 هرتز در آبشار نیاگارا مورد استفاده واقع شوند. فرکانس پایین طراحی موتورهای الکتریکی کم سرعت را ساده می‌سازد و می‌توان آنرا بصورت بهتر و موثرتری تولید کرده و انتقال داد، اما منجر به چشمک زنی قابل ملاحظه‌ای در روشناییها می‌شود. کاربردهای ساحلی و دریایی ممکن است گاها فرکانس 400 هرتز را به علت مزیتهای مختلف فنی مورد استفاده قرار دهند. برق 16.67 هرتزی هم هنوز در برخی از سیستمهای راه آهن اروپا مانند سوئد به چشم می‌خورد.

جریان(dc)
تعریف:
جریان مستقیم (DC یا جریان پیوسته)، عبور پیوسته جریان الکتریسیته از یک هادی نظیر یک سیم از پتانسیل بالا به پتانسیل کم است. در جریان مستقیم، بار الکتریکی همواره در یک جهت عبور می کند که این امر جریان مستقیم را از جریان متناوب (AC) متمایز می کند.

در واقع جریان مستقیم ابتدا برای انتقال توان الکتریکی پس از کشف تولید الکتریسیته در اواخر قرن 19 توسط توماس ادیسون بکار رفت. امروزه استفاده از جریان مستقیم برای این منظور غالباً کنار گذاشته شده است، چرا که جریان متناوب (که توسط نیکلا تسلا کشف و توسعه داده شده ) برای انتقال در طول خطوط بلند بسیار مناسب تر است (جنگ جریان ها را مشاهده کنید). هنوز هم انتقال توان DC برای اتصال شبکه های توان AC با فرکانس های مختلف به هم، بکار می رود.
عموماً در بسیاری از کاربرد های کم ولتاژ استفاده می شود، خصوصاً در جایی که انرژی از طریق باتری ها تامین می شود که تنها می توانند ولتاژ DC تولید کنند. اکثر سیستم های خودکار، از DC استفاده می کنند. اگرچه که ژنراتور یک وسیله AC است که از یک یکسو کننده برای تولید DC استفاده می کند. اغلب مدارات الکترونیکی نیاز به یک منبع تغذیه DC دارند. با وجود اینکه DC مخفف جریان مستقیم است اما کلاً به ولتاژهای با پلاریته ثابت، DC گفته می شود. برخی از انواع DC دارای تغییرات ولتاژ زیادی هستند، مانند خروجی دست نخورده یک یکسوساز. با عبور این خروجی از یک فیلتر RC پایین گذر، ولتاژ پایدار تری حاصل می شود.
معمولاً به دلیل ولتاژهای بسیار پایین بکار رفته در سیستم های جریان مستقیم، نصب آنها نیازمند پریزها، کلیدها و لوازم ثابت متفاوتی از آنچه که برای جریان متناوب به کار می رود است. در یک وسیله جریان مستقیم این نکته بسیار مهم است که پلاریته آنرا معکوس وصل نکنیم، مگر اینکه وسیله داری یک پل دیودی برای اصلاح این امر باشد. (که اکثر دستگاه های عمل کننده با باتری این امکان را ندارند.)
امروزه (سال 2000م) گرایشاتی در جهت سیستم های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) ایجاد شده است. همچنین DC در سیستم های برق خورشیدی که توسط باتری های خورشیدی تغذیه می شوند، به کارمی رود.


مطلب جالبی که در مورد جریان متناوب وجود دارد، آن است که ولتاژ می تواند به سرعت و به راحتی تغییر کند؛ برای همین، این نوع از جریان برای انتقال به فواصل دور بسیار بهتر از جریان DC است. علاوه بر این، جریان AC می تواند در مدارهای الکترونیکی، از خازن ها و القاگرها استفاده کند و کاربردهای زیادی از این نوع جریان و مدارهای AC می توان داشت.

جریان بار


سوالات مهم:جریان متناوب

ممکن است این سۆالات ذهن شما را درگیر خود کنند:

تفاوت بین جریان AC و DC چیست؟

چرا از جریان AC به جای DC استفاده می کنیم؟

مزیت های جریان AC کدامند؟
البته پاسخ تمامی این سوالات به طور مختصر در مطلب قبل و ابتدای این مطلب بیان شد، اما اگر باز هم اشکالی در این سۆالات دارید، جواب این سۆالات را در زیر خواهید یافت.


تفاوت بین جریان AC و DC:
می دانید که الکترون ها بارهای منفی دارند. از آن جایی که بارهای متضاد همدیگر را جذب می کنند، پس الکترون ها به سمتی که بارهای مثبت در آن قرار دارند، حرکت خواهند کرد. این حرکت در یک رسانای الکتریکی مانند سیم فلزی به راحتی به وجود می آید.
الکترون


الکترون ها در جریان DC به طور مستقیم حرکت می کنند:
در جریان DC اتصال یک سیم از قطب منفی یک باتری به قطب مثبت، باعث می شود الکترون های منفی از طریق سیم به سمت مثبت حرکت می کنند. همین اتفاق در یک ژنراتور DC نیز تکرار می شود که در آن، حرکت سیم پیچ از میان میدان الکتریکی، الکترون ها را از یک قطب به بیرون می راند و آن ها را به سمت قطب دیگر جذب می کند.

الکترون ها در جریان AC تغییر جهت می دهند:
در فلش مربوط به تفاوت جریان DC و AC مطلب قبل این نکته را به طور واضح دیدید. ژنراتور AC یک تفاوت مختصر در پیکربندی، کشش و دفع هر قطب ژنراتور را تغییر می دهد. بنابراین جریان در سیم برای لحظه ای کوتاه جرکت کرده و بعد، هنگامی که آرمیچر ژنراتور، وضعیت خود را عوض می کند، جهت جریان معکوس می شود.

متناوب


همین وضعیت نشان دهنده حرکت الکترون ها در یک سیم با جریان AC است. البته هر دو انتهای سیم به ژنراتور AC یا منبع جریان باید وصل شوند.

حرکت الکترون


بار موجود در دو انتهای سیم بین مثبت و منفی نوسان می کند. اگر بار، منفی است، الکترون های منفی را از قطب دور می کند و اگر مثبت است، الکترون ها به جهت آن ها جذب می شوند.

پایان

موفق باشید

منبع : تبیان ، ویکیپدیا

علمی

<
30 تیر 1392 11:24

m

پاسخ
  • گروه کاربری: میهمان
  • تاریخ عوضیت: --
  • وضعيت:
 
تشکر. عالی بود

<
2 اسفند 1393 19:06

عسل جون

پاسخ
  • گروه کاربری: میهمان
  • تاریخ عوضیت: --
  • وضعيت:
 
سلام.مر30.مطالبتون خیلی مفید بود.ممنووووووووووووووون

<
3 تیر 1394 22:27

lشهرام

پاسخ
  • گروه کاربری: میهمان
  • تاریخ عوضیت: --
  • وضعيت:
 
مرسی خیلی بدردم خورد


ارسال نظر

نام:
ایمیل:
متن نظر:
 
برای مشاهده بهتر سایت از مرورگر فایرفاکس ، اُپرا و یا گوگل کروم استفاده نمایید