இன்றைய உலகில், குழந்தை பருவத்திலிருந்தே அனைவருக்கும் மின்சாரம் உள்ளது. இந்த இயற்கை நிகழ்வின் முதல் குறிப்புகள் தத்துவஞானிகளான அரிஸ்டாட்டில் மற்றும் தேல்ஸின் நாட்களுக்கு முந்தையவை, அவர்கள் மின்சாரத்தின் அற்புதமான மற்றும் மர்மமான பண்புகளால் ஆர்வமாக இருந்தனர். ஆனால் 17 ஆம் நூற்றாண்டு வரை பெரிய விஞ்ஞான மனங்கள் மின் ஆற்றல் தொடர்பான தொடர்ச்சியான கண்டுபிடிப்புகளைத் தொடங்கின, அவை இன்றுவரை தொடர்கின்றன.
மின்சாரத்தின் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் மைக்கேல் ஃபாரடே 1831 இல் உலகின் முதல் ஜெனரேட்டரை உருவாக்கியது மனித வாழ்க்கையை தீவிரமாக மாற்றியது. நம் வாழ்க்கையை எளிதாக்குவதற்கு மின் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் உபகரணங்களை வைத்திருக்கப் பழகிவிட்டோம், ஆனால் இப்போது வரை, இந்த முக்கியமான நிகழ்வைப் பற்றி பெரும்பாலான மக்கள் புரிந்து கொள்ளவில்லை. தொடங்குவதற்கு, மின்சாரத்தின் அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் புரிந்து கொள்ள, நாம் இரண்டு அடிப்படை வரையறைகளைப் படிக்க வேண்டும்: மின்சாரம் மற்றும் மின்னழுத்தம்.
உள்ளடக்கம்
மின்சாரம் மற்றும் மின்னழுத்தம் என்றால் என்ன
மின்சாரம் - சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட இயக்கம் (மின் கட்டணம் செலுத்தும் கேரியர்கள்)மின்னோட்டத்தின் கேரியர்கள் எலக்ட்ரான்கள் (உலோகங்கள் மற்றும் வாயுக்களில்), கேஷன்கள் மற்றும் அனான்கள் (எலக்ட்ரோலைட்டுகளில்), எலக்ட்ரான்-துளை கடத்தலில் உள்ள துளைகள். இந்த நிகழ்வு ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்குவதன் மூலம் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, வேதியியல் கலவையில் மாற்றம் அல்லது கடத்திகளின் வெப்பம் மூலம். மின்னோட்டத்தின் முக்கிய பண்புகள்:
- ஆம்பியர், ஓம் விதியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது மற்றும் ஆம்பியர்ஸில் அளவிடப்படுகிறது (ஏசூத்திரங்களில் I என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்படுகிறது;
- சக்தி, ஜூல்-லென்ஸ் சட்டத்தின் படி, வாட்களில் அளவிடப்படுகிறது (டபிள்யூ), P என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்படுகிறது;
- அதிர்வெண், ஹெர்ட்ஸில் அளவிடப்படுகிறது (ஹெர்ட்ஸ்).
மின்சார மோட்டார்கள் மூலம் இயந்திர ஆற்றலைப் பெறவும், வெப்பமூட்டும் சாதனங்கள், மின்சார வெல்டிங் மற்றும் ஹீட்டர்களில் வெப்ப ஆற்றலைப் பெறவும், பல்வேறு அதிர்வெண்களின் மின்காந்த அலைகளை தூண்டவும், மின்காந்தங்களில் காந்தப்புலங்களை உருவாக்கவும், ஒளி ஆற்றலைப் பெறவும் ஆற்றல் கேரியராக மின்சாரம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. லைட்டிங் சாதனங்கள் மற்றும் பல்வேறு வகையான விளக்குகளில்.
மின்னழுத்தம் - 1 கூலம்ப் மின்னூட்டத்தை நகர்த்துவதற்கு ஒரு மின்சார புலம் செய்யும் வேலை (kl) ஒரு கடத்தியின் ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு. இந்த வரையறையின் அடிப்படையில், மின்னழுத்தம் என்றால் என்ன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது இன்னும் கடினம்.
சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகளை ஒரு துருவத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகர்த்துவதற்கு, துருவங்களுக்கு இடையே ஒரு சாத்தியமான வேறுபாட்டை உருவாக்க வேண்டும் (இதுவே மின்னழுத்தம் எனப்படும்) மின்னழுத்தத்தை அளவிடும் அலகு வோல்ட் (வி).
மின்சாரம் மற்றும் மின்னழுத்தத்தின் வரையறையின் இறுதி புரிதலுக்கு, ஒரு சுவாரஸ்யமான ஒப்புமையை உருவாக்கலாம்: மின்சார கட்டணம் நீர் என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள், பின்னர் நெடுவரிசையில் உள்ள நீரின் அழுத்தம் மின்னழுத்தம், மற்றும் குழாயில் நீர் ஓட்டத்தின் வேகம் மின்னோட்டத்தின் வலிமை. அதிக மின்னழுத்தம், மின்னோட்டத்தின் வலிமை அதிகமாகும்.
மாற்று மின்னோட்டம் என்றால் என்ன
நீங்கள் சாத்தியக்கூறுகளின் துருவமுனைப்பை மாற்றினால், மின்சார ஓட்டத்தின் திசை மாறுகிறது. இந்த வகையான மின்னோட்டமே மாற்று மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.ஒரு குறிப்பிட்ட காலப்பகுதியில் திசையில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் அளவு அதிர்வெண் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, ஹெர்ட்ஸில் அளவிடப்படுகிறது (ஹெர்ட்ஸ்) உதாரணமாக, நம் நாட்டில் ஒரு நிலையான மின் நெட்வொர்க்கில், அதிர்வெண் 50 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும், அதாவது மின்னோட்டத்தின் திசையானது வினாடிக்கு 50 முறை மாறுகிறது.
நேரடி மின்னோட்டம் என்றால் என்ன
சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட இயக்கம் எப்போதும் ஒரே ஒரு திசையைக் கொண்டிருக்கும் போது, அத்தகைய மின்னோட்டம் நேரடி மின்னோட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. நேரிடை மின்னழுத்த வலையமைப்பில் நேரிடை மின்னோட்டம் ஒரு பக்கத்திலும் மறுபுறத்திலும் உள்ள கட்டணங்களின் துருவமுனைப்பு காலப்போக்கில் நிலையானதாக இருக்கும் போது ஏற்படுகிறது. நீண்ட தூரத்திற்கு ஆற்றலை மாற்ற வேண்டிய அவசியமில்லாத போது இது பல்வேறு மின்னணு சாதனங்கள் மற்றும் நுட்பங்களில் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
மின்னோட்டத்தின் ஆதாரங்கள்
மின்னோட்டத்தின் ஆதாரம் பொதுவாக ஒரு சாதனம் அல்லது சாதனம் என்பது சுற்றுவட்டத்தில் மின்னோட்டத்தை உருவாக்க பயன்படும். இத்தகைய சாதனங்கள் மாற்று மின்னோட்டத்தையும் நேரடி மின்னோட்டத்தையும் உருவாக்கலாம். அவை மின்னோட்டத்தை எவ்வாறு உருவாக்குகின்றன என்பதைப் பொறுத்து அவை இயந்திர, ஒளி, வெப்பம் மற்றும் இரசாயனமாக பிரிக்கப்படுகின்றன.
இயந்திரவியல் மின்னோட்ட மூலங்கள் இயந்திர ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன. இத்தகைய உபகரணங்கள் பல்வேறு வகைகளால் குறிப்பிடப்படுகின்றன ஜெனரேட்டர்கள்தூண்டல் மோட்டார்களின் சுருளைச் சுற்றி ஒரு மின்காந்தத்தை சுழற்றுவதன் மூலம் மாற்று மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது.
ஒளி ஆதாரங்கள் ஃபோட்டான்களின் ஆற்றலை மாற்றுகின்றன (ஒளி ஆற்றல்) மின் ஆற்றலில். ஒளி பாய்ச்சலுக்கு வெளிப்படும் போது மின்னழுத்தத்தை உருவாக்க அவை குறைக்கடத்திகளின் பண்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. அத்தகைய உபகரணங்களுக்கு சோலார் பேனல்களை குறிப்பிடலாம்.
வெப்ப - தெர்மோகப்பிள்கள் - தொடர்பு கொள்ளும் இரண்டு ஜோடி குறைக்கடத்திகளுக்கு இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு காரணமாக வெப்ப ஆற்றலை மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. அத்தகைய சாதனங்களில் மின்னோட்டத்தின் அளவு நேரடியாக வெப்பநிலை வேறுபாட்டுடன் தொடர்புடையது: அதிக வேறுபாடு - அதிக தற்போதைய வலிமை. இத்தகைய ஆதாரங்கள் புவிவெப்ப மின் நிலையங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
இரசாயனம் தற்போதைய மூலமானது இரசாயன எதிர்வினைகளின் விளைவாக மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, பல்வேறு வகையான கால்வனிக் பேட்டரிகள் மற்றும் குவிப்பான்கள் போன்ற சாதனங்களை குறிப்பிடலாம். கால்வனிக் மின்னோட்ட மூலங்கள் பொதுவாக தனித்த சாதனங்கள், ஆட்டோமொபைல்கள், உபகரணங்கள் மற்றும் DC மின்னோட்ட மூலங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
மாற்று மின்னோட்டத்தை நேரடி மின்னோட்டமாக மாற்றுதல்
உலகில் உள்ள மின் சாதனங்கள் நேரடி மற்றும் மாற்று மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. எனவே, ஒரு மின்னோட்டத்தை மற்றொன்றுக்கு அல்லது அதற்கு நேர்மாறாக மாற்ற வேண்டிய அவசியம் உள்ளது.
மாற்று மின்னோட்டத்திலிருந்து, நேரடி மின்னோட்டத்தை டையோடு பிரிட்ஜ் அல்லது "ரெக்டிஃபையர்" என அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு ரெக்டிஃபையரின் முக்கிய பகுதி ஒரு குறைக்கடத்தி டையோடு ஆகும், இது மின்சாரத்தை ஒரு திசையில் மட்டுமே நடத்துகிறது. இந்த டையோடுக்குப் பிறகு, மின்னோட்டம் அதன் திசையை மாற்றாது, ஆனால் சிற்றலைகள் உள்ளன, அவை அகற்றப்படுகின்றன மின்தேக்கிகள் மற்றும் பிற வடிப்பான்கள். திருத்திகள் இயந்திர, வெற்றிட அல்லது குறைக்கடத்தி வடிவமைப்புகளில் வருகின்றன.
அத்தகைய சாதனத்தின் உற்பத்தியின் தரத்தைப் பொறுத்து, வெளியீட்டில் உள்ள சிற்றலை மின்னோட்டமானது வெவ்வேறு மதிப்புகளைக் கொண்டிருக்கும், ஒரு விதியாக, அதிக விலையுயர்ந்த மற்றும் சிறப்பாகச் செய்யப்பட்ட சாதனம் - குறைந்த சிற்றலை மற்றும் தூய்மையான தற்போதைய. அத்தகைய சாதனங்களின் எடுத்துக்காட்டுகள் மின் பகிர்மானங்கள் பல்வேறு உபகரணங்கள் மற்றும் சார்ஜர்கள், பல்வேறு போக்குவரத்து முறைகளில் மின்சார சக்தி அலகுகளின் திருத்திகள், DC வெல்டர்கள் மற்றும் பிற.
நேரடி மின்னோட்டத்தை மாற்று மின்னோட்டமாக மாற்ற இன்வெர்ட்டர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இத்தகைய சாதனங்கள் சைன் அலையுடன் மாற்று மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகின்றன. அத்தகைய சாதனங்களில் பல வகைகள் உள்ளன: மின்சார மோட்டார்கள், ரிலே மற்றும் மின்னணு கொண்ட இன்வெர்ட்டர்கள். அவை அனைத்தும் உற்பத்தி செய்யும் மாற்று மின்னோட்டத்தின் தரம், அவற்றின் விலை மற்றும் அவற்றின் அளவு ஆகியவற்றில் வேறுபடுகின்றன. அத்தகைய சாதனத்தின் எடுத்துக்காட்டுகள் தடையில்லா மின்சாரம், கார்களில் அல்லது சூரிய மின் நிலையங்களில் உள்ள இன்வெர்ட்டர்கள்.
ஏசி மற்றும் டிசி மின்சாரம் எங்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் அதன் நன்மைகள் என்ன
பல்வேறு பணிகளுக்கு மாற்று மின்னோட்டம் மற்றும் நேரடி மின்னோட்டம் இரண்டையும் பயன்படுத்த வேண்டியிருக்கலாம். ஒவ்வொரு வகை மின்னோட்டத்திற்கும் அதன் சொந்த தீமைகள் மற்றும் நன்மைகள் உள்ளன.
மாறுதிசை மின்னோட்டம் நீண்ட தூரத்திற்கு மின்னோட்டத்தை கடத்த வேண்டிய அவசியம் இருக்கும்போது பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சாத்தியமான இழப்புகள் மற்றும் உபகரணங்களின் விலை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் இந்த வகை மின்னோட்டம் மிகவும் பொருத்தமானது. அதனால்தான் பெரும்பாலான உபகரணங்கள் மற்றும் இயந்திரங்கள் இந்த வகை மின்னோட்டத்தை மட்டுமே பயன்படுத்துகின்றன.
வீடுகள் மற்றும் வணிகங்கள், உள்கட்டமைப்பு மற்றும் போக்குவரத்து வசதிகள் மின் உற்பத்தி நிலையங்களிலிருந்து தொலைவில் அமைந்துள்ளன, எனவே அனைத்து மின் நெட்வொர்க்குகளும் மின்னோட்டத்தை மாற்றுகின்றன. இத்தகைய நெட்வொர்க்குகள் அனைத்து வீட்டு உபகரணங்கள், தொழில்துறை உபகரணங்கள் மற்றும் ரயில் என்ஜின்களை இயக்குகின்றன. நம்பமுடியாத எண்ணிக்கையில் ஏசி இயங்கும் சாதனங்கள் உள்ளன மற்றும் நேரடி மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்தும் சாதனங்களை விவரிப்பது மிகவும் எளிதானது.
நேரடி மின்னோட்டம் கார்கள், விமானம், கப்பல்கள் அல்லது மின்சார ரயில்களில் உள்ள பலகை அமைப்புகள் போன்ற தன்னாட்சி அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குறுக்கீடு மற்றும் சிற்றலைகள் குறைக்கப்பட வேண்டும் அல்லது முற்றிலுமாக அகற்றப்பட வேண்டிய பல்வேறு மின்னணுவியல், தகவல் தொடர்பு மற்றும் பிற பயன்பாடுகளில் மைக்ரோ சர்க்யூட்களை இயக்குவதில் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சில சந்தர்ப்பங்களில், அத்தகைய மின்னோட்டம் இன்வெர்ட்டர்களின் உதவியுடன் மின்சார வெல்டிங் வேலைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நேரடி மின்னோட்ட அமைப்புகளால் இயக்கப்படும் இரயில் இன்ஜின்கள் கூட உள்ளன. மருத்துவத்தில், இத்தகைய மின்னோட்டம் எலக்ட்ரோபோரேசிஸ் மூலம் உடலில் மருந்துகளை அறிமுகப்படுத்தவும், பல்வேறு பொருட்களைப் பிரிக்க அறிவியல் நோக்கங்களுக்காகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது (புரத எலக்ட்ரோபோரேசிஸ், முதலியன).
மின் சாதனங்கள் மற்றும் சுற்றுகளில் சின்னங்கள்
சாதனம் எந்த மின்னோட்டத்தில் இயங்குகிறது என்பதை அடிக்கடி தீர்மானிக்க வேண்டிய அவசியம் உள்ளது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, டிசி-இயக்கப்படும் சாதனத்தை ஏசி மெயின் விநியோகத்துடன் இணைப்பது தவிர்க்க முடியாமல் விரும்பத்தகாத விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கும்: சாதனத்திற்கு சேதம், தீ, மின் அதிர்ச்சி. இந்த காரணத்திற்காக, சர்வதேச அளவில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டவை உள்ளன மரபுகள் அத்தகைய அமைப்புகள் மற்றும் வண்ண-குறியிடப்பட்ட கம்பிகள் கூட.
வழக்கமாக, நேரடி மின்னோட்டத்தில் இயங்கும் சாதனங்கள் ஒரு கோடு, இரண்டு திடமான கோடுகள் அல்லது ஒரு திடமான கோடு ஒன்றின் கீழ் புள்ளியிடப்பட்ட கோடுடன் குறிக்கப்படும்.இத்தகைய நீரோட்டங்கள் லத்தீன் எழுத்துக்களைக் குறிப்பதன் மூலமும் குறிக்கப்படுகின்றன DC. DC அமைப்புகளில் மின் கம்பி காப்பு நேர்மறை கம்பிக்கு சிவப்பு நிறத்திலும், எதிர்மறைக்கு நீலம் அல்லது கருப்பு நிறத்திலும் இருக்கும்.
மின் சாதனங்கள் மற்றும் இயந்திரங்களில், மாற்று மின்னோட்டம் ஆங்கில சுருக்கத்தால் குறிக்கப்படுகிறது. ஏசி அல்லது அலை அலையான கோடு. வரைபடங்கள் மற்றும் சாதன விளக்கங்களில், இது இரண்டு வரிகளுடன் குறிக்கப்படுகிறது: ஒரு திடமான கோடு மற்றும் ஒருவருக்கொருவர் கீழ் ஒரு அலை அலையான கோடு. கடத்திகள் பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் பின்வருமாறு குறிக்கப்படுகின்றன: பழுப்பு அல்லது கருப்பு நிறத்தில் கட்டம், நீலம் மற்றும் தரையில் மஞ்சள்-பச்சை.
ஏசி ஏன் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது
மேலே, இந்த நாட்களில் நேரடி மின்னோட்டத்தை விட மாற்று மின்னோட்டம் ஏன் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதைப் பற்றி ஏற்கனவே பேசினோம். இன்னும், இந்த கேள்வியை இன்னும் விரிவாகப் பார்ப்போம்.
மின்சாரம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதில் இருந்து எந்த மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துவது நல்லது என்ற விவாதம் நடந்து வருகிறது. "நீரோட்டங்களின் போர்" போன்ற ஒரு விஷயம் கூட உள்ளது - தாமஸ் எடிசன் மற்றும் நிகோலா டெஸ்லா இடையே ஒரு வகை மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துவதில் மோதல். இந்த சிறந்த விஞ்ஞானிகளைப் பின்பற்றுபவர்களுக்கு இடையிலான போராட்டம் 2007 வரை நீடித்தது, நியூயார்க் நகரம் நேரடி மின்னோட்டத்திலிருந்து மாற்று மின்னோட்டத்திற்கு மாறியது.
மாற்று மின்னோட்டம் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுவதற்கு மிக முக்கியமான காரணம் குறைந்த இழப்புகளுடன் நீண்ட தூரத்திற்கு அதை அனுப்பும் திறன். தற்போதைய மூலத்திற்கும் இறுதிப் பயனருக்கும் இடையே உள்ள தூரம் அதிகமாகும், எதிர்ப்பும் அதிகமாகும் கம்பிகளின் மற்றும் கம்பிகளிலிருந்து வெப்ப இழப்பு.
அதிகபட்ச சக்தியைப் பெற, கம்பிகளின் தடிமன் அதிகரிக்க வேண்டியது அவசியம் (மற்றும் அதன் மூலம் எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது), அல்லது மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க.
ஏசி அமைப்புகளில், குறைந்தபட்ச கம்பி தடிமன் கொண்ட மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க முடியும், இதனால் மின் இணைப்புகளின் விலை குறைகிறது.நேரடி மின்னோட்ட அமைப்புகளுக்கு, மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க மலிவு மற்றும் திறமையான வழிகள் இல்லை, எனவே அத்தகைய நெட்வொர்க்குகளுக்கு கடத்திகளின் தடிமன் அதிகரிக்க அல்லது அதிக எண்ணிக்கையிலான சிறிய மின் உற்பத்தி நிலையங்களை உருவாக்குவது அவசியம். இந்த இரண்டு முறைகளும் விலை உயர்ந்தவை மற்றும் ஏசி நெட்வொர்க்குகளுடன் ஒப்பிடும்போது மின்சாரத்தின் விலையை கணிசமாக அதிகரிக்கின்றன.
மின்மாற்றிகள் மூலம், ஏசி மின்னழுத்தம் திறமையாக (99% வரை செயல்திறனுடன்) குறைந்தபட்சம் முதல் அதிகபட்ச மதிப்புகள் வரை எந்த திசையிலும் மாறுபடலாம், இது ஏசி நெட்வொர்க்குகளின் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்றாகும். மூன்று-கட்ட ஏசி அமைப்பைப் பயன்படுத்துவது செயல்திறனை மேலும் அதிகரிக்கிறது, மேலும் ஏசி பவர் கிரிட்களில் இயங்கும் மோட்டார்கள் போன்ற வழிமுறைகள் டிசி மோட்டார்களைக் காட்டிலும் மிகச் சிறியவை, மலிவானவை மற்றும் பராமரிக்க எளிதானவை.
மேலே உள்ள எல்லாவற்றின் அடிப்படையில், பெரிய நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் நீண்ட தூரங்களுக்கு மின் ஆற்றலை கடத்துவதில் மாற்று மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துவது நன்மை பயக்கும் என்று நாம் முடிவு செய்யலாம், அதே நேரத்தில் மின்னணு சாதனங்களின் துல்லியமான மற்றும் திறமையான செயல்பாட்டிற்கும் தன்னாட்சி சாதனங்களுக்கும் இது அறிவுறுத்தப்படுகிறது. நேரடி மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துங்கள்.
தொடர்புடைய கட்டுரைகள்: