오늘날의 세계에서 모든 사람은 어린 시절부터 전기에 직면해 있습니다. 이 자연 현상에 대한 첫 번째 언급은 전류의 놀랍고 신비한 특성에 흥미를 느낀 철학자 아리스토텔레스와 탈레스 시대로 거슬러 올라갑니다. 그러나 위대한 과학자들이 전기 에너지에 관한 일련의 발견을 시작한 것은 17세기가 되어서야 오늘날까지 이어지고 있습니다.
전류의 발견과 1831년 Michael Faraday의 세계 최초 발전기 제작은 인간의 삶을 근본적으로 변화시켰습니다. 우리는 삶을 편하게 하기 위해 전기 에너지를 사용하는 가전제품에 익숙하지만, 지금까지는 대부분의 사람들이 이 중요한 현상에 대해 이해하지 못하고 있습니다. 먼저 전기의 기본 원리를 이해하려면 전류와 전압의 두 가지 기본 정의를 연구해야 합니다.
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전류와 전압이란?
전류 - 하전 입자의 정렬된 운동(전하 운반체).전류의 캐리어는 전자(금속 및 가스), 양이온 및 음이온(전해질에서), 전자-정공 전도의 정공. 이 현상은 자기장의 생성, 화학 성분의 변화 또는 전도체의 가열에 의해 나타납니다. 전류의 주요 특성은 다음과 같습니다.
- 옴의 법칙에 의해 결정되고 암페어 단위로 측정되는 암페어(А수식에서 문자 I로 지정됩니다.
- 줄-렌츠 법칙에 따라 와트로 측정되는 전력(여), 문자 P로 표시됩니다.
- 주파수, 헤르츠로 측정(Hz).
에너지 운반체로서의 전류는 전기 모터를 사용하여 기계적 에너지를 얻고 가열 장치, 전기 용접 및 히터에서 열 에너지를 얻고 다양한 주파수의 전자파를 여기시키고 전자석에 자기장을 생성하고 빛 에너지를 얻는 데 사용됩니다. 조명 장치 및 다양한 종류의 램프.
전압 - 전기장이 1쿨롱의 전하를 이동시키기 위해 한 일(클) 도체의 한 지점에서 다른 지점으로. 이 정의에 따르면 여전히 전압이 무엇인지 이해하기 어렵습니다.
대전된 입자를 한 극에서 다른 극으로 이동시키기 위해서는 극 사이에 전위차가 생성되어야 합니다(이것은 전압이라고 불리는 것입니다). 전압 측정 단위는 볼트(В).
전류와 전압의 정의에 대한 최종 이해를 위해 흥미로운 비유를 할 수 있습니다. 전하가 물이고 기둥의 물의 압력이 전압이고 파이프의 물 흐름 속도가 다음과 같다고 상상해 보십시오. 전류의 강도. 전압이 높을수록 전류의 세기가 커집니다.
교류란 무엇인가
전위의 극성을 바꾸면 전류의 흐름 방향이 바뀝니다. 이런 종류의 전류를 교류라고 합니다.일정 기간 동안 방향의 변화량을 주파수라고 하며 위에서 언급한 바와 같이 헤르츠 단위로 측정됩니다(Hz). 예를 들어, 우리나라의 표준 전기 네트워크에서 주파수는 50Hz이며, 이는 전류의 방향이 초당 50번 변경됨을 의미합니다.
직류 란 무엇입니까
하전입자의 질서정연한 운동이 항상 한 방향만을 가질 때 이러한 전류를 직류라고 한다. 직류는 한쪽과 다른 쪽의 전하 극성이 시간이 지남에 따라 일정할 때 직류 전압 네트워크에서 발생합니다. 장거리로 에너지를 전달할 필요가 없을 때 다양한 전자 장치 및 기술에 매우 자주 사용됩니다.
전류 소스
전류 소스 일반적으로 회로에서 전류를 생성하는 데 사용할 수 있는 장치 또는 장치입니다. 이러한 장치는 교류와 직류를 생성할 수 있습니다. 전류를 생성하는 방식에 따라 기계적, 빛, 열 및 화학적으로 나뉩니다.
기계 전류 소스는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 이러한 장비는 다양한 종류의 발전기유도 전동기의 코일 주위에 전자석을 회전시켜 교류 전류를 생성합니다.
빛 소스는 광자의 에너지를 변환합니다(빛 에너지) 전기 에너지로 전환합니다. 그들은 광속에 노출되었을 때 전압을 생성하기 위해 반도체의 특성을 사용합니다. 이러한 장비를 태양 전지판이라고 할 수 있습니다.
열의 - 접촉하는 두 쌍의 반도체(열전대) 사이의 온도 차이로 인해 열 에너지를 전기로 변환합니다. 이러한 장치의 전류량은 온도 차이와 직접적인 관련이 있습니다. 차이가 클수록 전류 강도가 커집니다. 이러한 소스는 예를 들어 지열 발전소에서 사용됩니다.
화학적인 전류 소스는 화학 반응의 결과로 전기를 생산합니다. 예를 들어, 다양한 종류의 갈바닉 배터리 및 축전지를 이러한 장치로 지칭할 수 있습니다. 갈바닉 전류 소스는 일반적으로 독립형 장치, 자동차, 가전 제품에 사용되며 DC 전류 소스입니다.
교류를 직류로 변환
세계의 전기 장치는 직류와 교류를 모두 사용합니다. 따라서 하나의 전류를 다른 전류로 또는 그 반대로 변환할 필요가 있습니다.
교류에서 직류는 다이오드 브리지 또는 "정류기"라고도 하는 "정류기"를 사용하여 얻을 수 있습니다. 정류기의 주요 부분은 전류를 한 방향으로만 전도하는 반도체 다이오드입니다. 이 다이오드 후에 전류는 방향을 바꾸지 않지만 리플이 있습니다. 커패시터 및 기타 필터. 정류기는 기계, 진공 또는 반도체 설계로 제공됩니다.
이러한 장치의 제조 품질에 따라 출력의 리플 전류는 일반적으로 더 비싸고 더 잘 만들어진 장치, 즉 리플이 적고 전류가 더 깨끗한 다른 값을 갖습니다. 그러한 장치의 예는 전원 공급 장치 다양한 기기 및 충전기, 다양한 운송 모드의 전력 장치 정류기, DC 용접기 및 기타.
인버터는 직류를 교류로 변환하는 데 사용됩니다. 이러한 장치는 사인파와 교류 전압을 생성합니다. 이러한 장치에는 전기 모터가 있는 인버터, 릴레이 및 전자 장치와 같은 여러 유형이 있습니다. 그들은 모두 생산하는 교류의 품질, 비용 및 크기가 다릅니다. 이러한 장치의 예로는 무정전 전원 공급 장치, 자동차 또는 태양광 발전소의 인버터가 있습니다.
AC 및 DC 전원이 사용되는 곳과 장점
다양한 작업에는 교류와 직류를 모두 사용해야 할 수 있습니다. 각 유형의 전류에는 고유한 단점과 장점이 있습니다.
교류 장거리에 걸쳐 전류를 전송할 필요가 있을 때 가장 자주 사용됩니다. 이러한 유형의 전류는 가능한 손실 및 장비 비용 측면에서 더 적절합니다. 그렇기 때문에 대부분의 기기와 기계는 이러한 유형의 전류만 사용합니다.
주택과 사업체, 기반시설과 교통시설이 발전소에서 멀리 떨어져 있어 모든 전기 네트워크가 교류입니다. 이러한 네트워크는 모든 가전 제품, 산업 장비 및 기차 기관차에 전원을 공급합니다. AC 전원 장치의 수는 엄청나게 많으며 직류를 사용하는 장치를 설명하는 것이 훨씬 쉽습니다.
직류 자동차, 항공기, 선박 또는 전기 열차의 온보드 시스템과 같은 자율 시스템에 사용됩니다. 간섭과 리플을 최소화하거나 완전히 제거해야 하는 다양한 전자 제품, 통신 및 기타 응용 분야에서 마이크로 회로에 전원을 공급하는 데 널리 사용됩니다. 경우에 따라 이러한 전류는 인버터의 도움으로 전기 용접 작업에 사용됩니다. 직류 시스템으로 구동되는 철도 기관차도 있습니다. 의학에서 이러한 전류는 전기영동에 의해 약물을 체내에 도입하고 과학적 목적으로 다양한 물질을 분리하는 데 사용됩니다(단백질 전기영동 등).
전기 장치 및 회로의 기호
장치가 실행 중인 전류를 확인해야 하는 경우가 종종 있습니다. 결국 DC 작동 장치를 AC 주전원 공급 장치에 연결하면 장치 손상, 화재, 감전과 같은 불쾌한 결과가 불가피하게 발생합니다. 이러한 이유로 국제적으로 인정되는 관습 이러한 시스템 및 색상으로 구분된 전선에도 사용할 수 있습니다.
일반적으로 직류로 작동하는 기기는 한 줄, 두 개의 실선 또는 실선과 함께 점선으로 표시됩니다.이러한 전류는 라틴 문자로 표시하여 표시됩니다. DC. DC 시스템의 전선 절연은 양극의 경우 빨간색으로, 음극의 경우 파란색 또는 검은색으로 표시됩니다.
전기 기기 및 기계에서 교류는 영어 약어로 표시됩니다. 교류 또는 물결 모양의 선. 다이어그램 및 장치 설명에서는 서로 아래에 실선과 물결선의 두 줄로 표시됩니다. 도체는 대부분의 경우 갈색 또는 검은색 위상, 파란색 접지, 황록색 접지로 표시됩니다.
AC가 더 자주 사용되는 이유
이상에서 왜 요즘은 교류가 직류보다 더 많이 사용되는지에 대해 이미 이야기했습니다. 그래도 이 질문에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
어떤 전류를 사용하는 것이 더 나은지에 대한 논쟁은 전기의 발견 이후 계속되어 왔습니다. "전류 전쟁"과 같은 것도 있습니다. Thomas Edison과 Nikola Tesla는 한 가지 유형의 전류 사용을 놓고 대립합니다. 이 위대한 과학자들의 추종자들 사이의 투쟁은 뉴욕시가 직류에서 교류로 전환된 2007년까지 지속되었습니다.
교류가 더 자주 사용되는 가장 중요한 이유는 최소한의 손실로 장거리 전송 능력. 전류 소스와 최종 사용자 사이의 거리가 멀수록 저항이 커집니다. 전선의 그리고 전선으로부터의 열 손실.
최대 전력을 얻으려면 전선의 두께를 늘려야 합니다(저항을 줄임으로써), 또는 전압을 증가시키십시오.
AC 시스템에서는 최소한의 전선 두께로 전압을 높일 수 있어 전선 비용을 절감할 수 있습니다.직류 시스템의 경우 전압을 높이는 저렴하고 효율적인 방법이 없으므로 이러한 네트워크의 경우 도체의 두께를 늘리거나 많은 수의 소규모 발전소를 건설해야 합니다. 이 두 가지 방법 모두 비용이 많이 들고 AC 네트워크에 비해 전기 비용이 크게 증가합니다.
변압기를 사용하면 AC 전압이 효율적으로 (최대 99%의 효율성으로) 최소값에서 최대값까지 모든 방향으로 변경될 수 있으며 이는 AC 네트워크의 중요한 이점 중 하나이기도 합니다. 3상 AC 시스템을 사용하면 효율성이 더욱 향상되고 AC 전력망에서 작동하는 모터와 같은 메커니즘은 DC 모터보다 훨씬 작고 저렴하며 유지 관리가 쉽습니다.
위의 모든 내용을 바탕으로 교류를 사용하는 것이 대규모 네트워크 및 장거리 전기 에너지 전송에 유용하다는 결론을 내릴 수 있으며 전자 장치 및 자율 장치의 정확하고 효율적인 작동을 위해서는 다음을 수행하는 것이 좋습니다. 직류를 사용합니다.
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