جریان متناوب: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز جایگزینی با اشتباه‌یاب: راه اندازی⟸راه‌اندازی
جزبدون خلاصۀ ویرایش
خط ۱:
[[پرونده:Types of current.svg|بندانگشتی|منحنی سبز رنگ، جریان متناوب را نشان می دهدمی‌دهد.]]
 
'''جریان متناوب''' {{به انگلیسی|Alternating current}} {{اختصاری|AC}} [[جریان الکتریکی]] است که دربرخلاف [[جریان مستقیم]] که مقدار آن ثابت است، جهت (و مقدار) جریان آن به صورت متناوب در حال تغییر است، بر خلاف [[جریان مستقیم]] که در آن جهت جریان عوض نمی‌شوداست.
 
برق تحویل داده‌شده به شرکت‌ها و منازل، متناوب است. شکل موج جریان متناوب معمولاً به صورتبه‌صورت یک [[موج سینوسی]] است.
 
== تاریخچه ==
در مصارف صنعتی، تجاری و خانگی از جریان متناوب استفاده می‌شود. ویلیام استنلی جی آر کسی است که یکی از اولین سیم پیچ‌هایسیم‌پیچ‌های عملی را برای تولید جریان متناوب طراحی کرد. طراحی وی یک صورت ابتدایی ترانسفورماتور مدرننوین بود که یکبه نام [[سیم پیچ|سیم‌پیچ]] القایی نامیده می‌شد. از سال ۱۸۸۱میلادی تا ۱۸۸۹میلادی سیستمی که امروزه استفاده می‌شود، توسط [[نیکلا تسلا]]، [[جرج وستینگهاوس|جرج وستینگ‌هاوس]]، لوییسین گاولارد، جان گیبس و الیور شالنجر طراحی شد.
 
سیستمی که [[توماس ادیسون]] برای اولین بار برای توزیع الکتریسیته بکار برد، به دلیل استفاده از جریان مستقیم محدودیت‌هایی داشت (البته امروزه این محدودیت‌ها برداشته شده و مثلا در روش HVDC از جریان مستقیم برای انتقال قدرت استفاده می‌شود). اولین انتقال جریان متناوب در فواصل زیاد در سال ۱۸۹۱م نزدیک تلوراید[[تلیوراید، کلرادو|تلوراید، کلرادو]] اتفاق افتاد که چند ماه بعد در آلمان ادامه پیدا کرد. توماس ادیسون به علت اینکه حقوق انحصاری اختراعات متعددی را در فناوری جریان مستقیم (DC) داشت، استفاده از جریان مستقیم را به شدت حمایت می‌کرد، اما در نهایتدرنهایت جریان متناوب [[نیکولا تسلا]] به عرصه استفاده عمومی آمد. چارلز پروتیوس استاین‌متز از [[جنرال الکتریک]] بسیاری از مشکلات مرتبط با تولید الکتریسیته و انتقال آن را با استفاده از جریان متناوب حل کرد.
 
== انتقال، توزیع و منبع تغذیه داخلی ==
ولتاژ متناوب می‌تواند با یک ترانسفورماتور افزایش یا کاهش پیدا کند. در ولتاژ بالاتر، [[انتقال توان]] به‌طور قابل‌ توجهی مؤثرتر خواهد بود. تلفات در یک رسانا برابر [[حاصل ضرب]] مربع جریان ودر مقاومت رساناست که با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود
 
:<math> P_{\rm L} = I^2 R \,.</math>
بنابراین در انتقال یک توان ثابت بر روی سیم داده شده اگر جریان ۲ برابر شود تلفات توان ۴ برابر خواهد شد.
 
توان منتقل شده برابر حاصل ضرب جریان ودر ولتاژ است (با فرض اینکه اختلاف فاز وجود نداشته باشد)
:<math>P_{\rm T} = IV</math>
 
خط ۲۷:
سیستم انتقال برق [[جریان مستقیم ولتاژ بالا]] (HVDC) مدرن در مقایسه با سیستم‌های جریان متناوب به عنوان وسیله‌ای برای حجم کارآمدتر انتقال توان الکتریکی در طول فواصل طولانی رایج تر است. با این حال سیستم‌‌های HVDC گران‌تر می‌شود و در مسافت‌های کوتاه نسبت به ترانسفورماتورها کارایی کمتری دارند.
 
انتقال با جریان مستقیم ولتاژ بالا هنگامی که ادیسون، وستینگهاوس و تسلا [[سیستم قدرت]] خود را طراحی کردند ممکن نبود چون به لحاظ اقتصادی راهی برای تبدیل برقACبرق AC به DC و برعکس وجود نداشت.
تولید الکتریکی ۳ فاز بسیار رایج است. ساده‌ترین حالت آن سه سیم پیچ جداگانه است که بر روی محور ژنراتور با اختلاف فاز ۱۲۰ درجه نسبت به هم نصب می‌شوند. سه شکل موج جریان تولید می‌شود که دارای اختلاف فاز ۱۲۰ درجه‌ای نسبت به هم و اندازه یکسان هستند. اگر سیم پیچی به آن اضافه شود (فاصله ۶۰ درجه) فاز مشابه با قطبیت معکوس تولید می‌کند بنابراین می‌توان به راحتی آن‌ها را با هم سیم‌کشی کرد.
 
در عمل به‌طور معمول از آرایش قطبی بزرگتر استفاده می‌شود. برای مثال یک ماشین ۱۲ قطبی ۳۶ سیم پیچ (۱۰ درجه فاصله) خواهد داشت و مزیتش این است که با سرعت پایین‌تر می‌تواند کار کند به عنوان مثال یک ماشین ۲قطبی در حال کار در 3600 rpmآرپی‌ام و یک ماشین ۱۲قطبی در حال اجرا در 600 rpmآرپی‌ام تولید فرکانس مشابه می‌کند. این عمل برای ماشین‌های بزرگتر کارآمدتر است.
 
اگر بار بر روی یک سیستم سه فاز به‌طور صحیح متعادل شده باشد جریانی از نقطهٔ خنثی عبور نخواهد کرد حتی در بدترین حالت نامتعادل (خطی) بار جریان خالص از بالاترین جریان فاز تجاوز نمی‌کند. بارهای غیرخطی (مثل کامپیوتر) ممکن است به یک گذرگاه بزرگ نول و یک سیم نول در [[تابلوی توزیع]] بالادست برای رفتار هارمونیک نیاز داشته باشند. هارمونیک می‌تواند منجر به تجاوز سطوح جریان سیم نول از یک یا همه فازها شود.
خط ۳۸:
برای مصرف‌کنندگان کوچکتر تنها یک فاز و نول یا دو فاز و نول به املاک داده می‌شود. برای تأسیسات بزرگتر هر سه فاز و نول به تابلوی توزیع اصلی داده می‌شود. ممکن است هر دو مدار تک فاز و ۳ فاز از تابلوی اصلی آغاز شود.
 
سیستم‌های تک فاز ۳ سیمه با یک [[ترانسفورماتور]] center-tapped با سَر وسط و دو سیم جریان دار یک طرح توزیع متداول برای ساختمان‌های کوچک مسکونی و تجاری در شمال آمریکاست. این طرح گاهی اوقات به اشتباه به عنوان دو فاز خوانده می‌شود. مشابه این روش به دلیل‌های مختلف در سایت‌های [[ساخت و ساز]] در انگلستان استفاده می‌شود. وسایل برقی کوچک و روشنایی‌ها قرار است به وسیله ترانسفورماتور center-tappedبا سَر وسط محلی با ولتاژ ۵۵ ولت بین هر [[سیم برق]] و زمین تغذیه شوند. این روش به‌طور قابل توجهی خطر [[شوک الکتریکی]] وقتی که یکی از سیم‌های جریان دار بدون عایق در یک وسیله است را کاهش می‌دهد. این خطا در حالی است که بین دو سیم در زمان کار کردن وسیله ولتاژ منطقی ۱۱۰ ولت وجود دارد.
سومین سیم، سیم اتصال (ارت) نامیده می‌شود و معمولاً بدنهٔ قطعاتی که در ارتباط مستقیم با [[مدار الکتریکی]] نیستند را به زمین وصل می‌کند.