AC電流とDC電流の違いは何ですか

今日の世界では、電気は人間の酸素の次に最も重要です。電気が発明されたとき、何年にもわたって多くの変化が起こりました。暗い惑星は光の惑星に変わりました。実際、それはすべての状況で人生をとてもシンプルにしました。すべてのデバイス、産業、オフィス、住宅、テクノロジー、コンピューターは電気で動作します。ここで、エネルギーは2つの形式になります。 交流（AC）と直流（DC） 。これらの電流とACとDCの違いについて、その基本的な機能と使用法について詳しく説明します。そのプロパティについても、表の列で説明します。

ACとDCの違い

電気の流れは、AC（交流）とDC（直流）の2つの方法で行うことができます。電気は、ワイヤーなどの導体全体の電子の流れとして定義できます。 ACとDCの主な違いは、主に電子が供給される方向にあります。直流では、電子の流れは一方向になり、交流では、電子の流れは前進してから後退するように方向を変えます。 ACとDCの違いは主に以下を含みます

ACとDCの違い

交流（AC）

交流は、周期的に方向を変える電荷の流れとして定義されます。得られる結果は、電圧レベルも電流とともに反転します。基本的に、ACは産業、住宅、オフィスビルなどに電力を供給するために使用されます。

交流の源

ACの生成

ACは、オルタネーターと呼ばれるものを使用して生成されます。交流を生成するように設計されています。磁場の内部では、ワイヤーのループが回転し、そこから誘導電流がワイヤーに沿って流れます。ここで、ワイヤの回転は、蒸気タービン、流水、風力タービンなどの手段のいずれかから生じ得る。これは、ワイヤーが回転して周期的に異なる磁気極性に入るため、ワイヤー内で電流と電圧が交互に変化するためです。

交流の生成

このことから、生成される電流は、正弦波、方形波、三角波などの多くの波形になります。ただし、ほとんどの場合、生成が簡単で計算が簡単にできるため、正弦波が好まれます。ただし、残りの波は、それぞれの波形に変換するための追加のデバイスが必要です。そうしないと、機器の形状を変更する必要があり、計算が非常に困難になります。正弦波形の説明については、以下で説明します。

正弦波の記述

一般的に、AC波形は数学用語の助けを借りて簡単に理解することができます。この正弦波の場合、必要な3つの要素は、振幅、位相、および周波数です。

電圧だけを見ると、正弦波は次の数学関数のように記述できます。

V（t）= V_P罪（2πft+Ø）

V（t）： それは時間と電圧の関数です。これは、時間が変化すると電圧も変化することを意味します。上記の式で、等号の右側の項は、電圧が時間の経過とともにどのように変化するかを示しています。

VP： 振幅です。これは、正弦波がいずれかの方向、つまり-VPボルト、+ VPボルト、またはその間のどこかに到達できる最大電圧を示します。

sin（）の関数は、電圧が周期的な正弦波の形になり、0Vで滑らかな振動として機能することを示しています。

ここで2πは一定です。周波数をヘルツ単位のサイクルからラジアン/秒単位の角周波数に変換します。

ここで、fは正弦波周波数を表します。これは、1秒あたりの単位またはヘルツの形式になります。周波数は、特定の波形が1秒間に何回発生するかを示します。

ここで、tは従属変数です。秒単位で測定されます。時間が変化すると、波形も変化します。

φは正弦波の位相を表します。位相は、波形が時間に対してどのようにシフトするかとして定義されます。度で測定されます。正弦波の周期的な性質は360°シフトし、0°シフトすると同じ波形になります。

上記の式では、米国を参考にしてリアルタイムのアプリケーション値を加算しています。

二乗平均平方根（RMS）は、電力の計算に役立つもう1つの小さな概念です。

V（t）= 170 Sin（2π60t）

ACのアプリケーション

• 家庭やオフィスのコンセントはACで使用されます。
• 長距離のAC電源の生成と送信は簡単です。
• で失われるエネルギーが少ない 送電 高電圧（> 110kV）の場合。
• より高い電圧はより低い電流を意味し、より低い電流の場合、明らかに低抵抗による電力線で生成される熱が少なくなります。
• ACは、変圧器の助けを借りて、高電圧から低電圧に、またはその逆に簡単に変換できます。
• AC電源 電気モーター 。
• また、冷蔵庫、食器洗い機などの多くの大型家電製品にも役立ちます。
• 直流

直流（DC）は、電荷キャリア、つまり一方向の流れの中の電子の動きです。 DCでは、電流の強さは時間とともに変化しますが、移動の方向は常に同じままです。ここで、DCは極性が決して反転しない電圧と呼ばれます。

DCソース

DC回路では、電子はマイナス極または負極から出て、プラス極または正極に向かって移動します。一部の物理学者は、DCがプラスからマイナスに移動するときにDCを定義します。

DCソース

一般に、直流の基本的な供給源は、電池、電気化学、および太陽電池によって生成されます。しかし、ACは世界中で最も好まれています。このシナリオでは、ACをDCに変換できます。これは複数のステップで発生します。最初は、 電源はで構成されています 後で整流器の助けを借りてDCに変換された変圧器。電流の流れが逆転するのを防ぎ、フィルターを使用して整流器の出力の電流脈動を排除します。これは、ACがDCに変換される現象です。

充電バッテリーの例

ただし、すべての電子ハードウェアおよびコンピューターハードウェアが機能するには、DCが必要です。ほとんどのソリッドステート機器には、1.5〜13.5ボルトの電圧範囲が必要です。現在の需要は、使用するデバイスによって異なります。たとえば、電子腕時計の実質的にゼロから、無線通信パワーアンプの100アンペアを超える範囲まであります。高出力ラジオまたは放送送信機またはテレビまたはCRT（ブラウン管）ディスプレイまたは真空管を使用する機器には、約150ボルトから数千ボルトのDCが必要です。

充電バッテリーの例

ACとDCの主な違いは、次の比較表で説明しています。

交流（AC）と直流（DC）の主な違い

ACとDCの主な違いは次のとおりです。

• 電流の流れの方向は通常の時間間隔で変化します。この種の電流はACまたは交流と呼ばれますが、DCは一方向にしか流れないため、一方向です。
• AC内の電荷キャリアの流れは、磁場内でコイルを回転させることによって流れます。そうでない場合は、不動コイル内で磁場を回転させます。 DCでは、電荷キャリアは、ワイヤとともに磁気を安定に保つことによって流れます。
• ACの周波数は国の標準に基づいて50ヘルツから60ヘルツの範囲ですが、DC周波数は常にゼロのままです。
• ACのPF（力率）は0から1の間にありますが、DC力率は常に1のままです。
• ACの生成はオルタネーターを使用して行うことができますが、DCはバッテリー、セル、および発電機を介して生成できます。
• AC負荷は抵抗性誘導性であり、それ以外は容量性ですが、DC負荷は常に抵抗性です。
• ACのグラフィック表現は、周期、三角形、正弦、正方形、鋸歯などのさまざまな不均一な波形全体で実行できますが、DCは直線で表現されます。
• 交流の伝送は、いくつかの損失を介して長距離で行うことができますが、DCは非常に長い距離でわずかな損失を伴って伝送します。
• ACからDCへの変換は整流器を使用して行うことができますが、インバーターはDCからACへの変換に使用されます。
• ACの生成と送信は、いくつかの変電所を使用して実行できますが、DCはより多くの変電所を使用します。
• ACの用途には、工場、家庭、産業などが含まれますが、DCは、フラッシュ照明、電子機器、電気めっき、電気分解、ハイブリッド車、およびローターの界磁巻線の切り替えに使用されます。
• DCはACと比較して非常に危険です。 ACでは、電流の大きさの流れは通常の時間間隔で高く、低くなりますが、DCでは、大きさも同じになります。人体がショックを受けると、ACは通常の時間間隔で人体に出入りしますが、DCは継続的に人体を悩ませます。

DCに対するACの利点は何ですか？

DCと比較したACの主な利点は次のとおりです。

• 交流は高価ではなく、直流に比べて簡単に電流を発生させます。
• 交流で囲まれた空間はDC以上です。
• ACでは、DCと比較して、伝送中の電力損失が少なくなります。

なぜAC電圧がDC電圧よりも選ばれるのですか？

DC電圧よりもAC電圧を選択する主な理由は主に次のとおりです。
交流電圧を送信する際のエネルギー損失は、直流電圧に比べて少ないです。変圧器がある程度の距離にあるときはいつでも、設置は非常に簡単です。 AC電圧の利点は、必要に応じて電圧を上げたり下げたりすることです。

AC＆DCオリジン

ワイヤーに近い磁場は、電子が磁石の負の部分からはじかれ、正の部分の方向に引き付けられるため、ワイヤーを一方向に流れる可能性があります。このようにして、バッテリーからの電力が確立され、これはトーマス・エジソンの研究を通じて認識されました。 ACは、より多くの電力を生成するために長距離にわたって電力を送信するために非常に安全であるため、AC発電機はエジソンのDCバッテリーシステムをゆっくりと変更しました。

科学者、すなわちニコラ・テスラは、ワイヤーを通して徐々に磁気を加える代わりに、回転磁石を使用しました。磁石が一方向に傾くと、電子は正の方向に流れますが、磁石の方向が回転すると、電子も回転します。

AC＆DCのアプリケーション

ACは電力の分配に使用され、多くの利点があります。変圧器はDCを使用しないため、これは変圧器を使用して他の電圧に簡単に変換できます。

高電圧では、電力が送信されるたびに損失が少なくなります。たとえば、250V電源は1Ωの抵抗と4アンペアの電力を供給します。電力であるため、ワットはボルトxアンペアに等しいため、運ばれる電力は1000ワットになる可能性がありますが、電力の損失はI2 x R = 16ワットです。

ACはHV電力の伝送に使用されます。

電圧線が4アンペアの電力を運び、250 kVの場合、4アンペアの電力を運びますが、電力損失は同じですが、送電システム全体が1MWと16ワットを運びます。損失はほとんどありません。

直流は、バッテリー、一部の電子および電気機器、ソーラーパネルで使用されます。
AC電流、電圧、抵抗、および電力の式

AC電流、電圧、抵抗、および電力の式については、以下で説明します。

AC電流

単相AC回路の式は次のとおりです。

I = P /（V *Cosθ）=> I =（V / Z）

三相AC回路の式は次のとおりです。

I = P /√3* V *Cosθ

AC電圧

単相AC回路の場合、AC電圧は

V = P /（IxCosθ）= I / Z

三相AC回路の場合、AC電圧は

スター接続の場合、VL =√3EPH、それ以外の場合はVL =√3VPH

デルタ接続の場合、VL = VPH

AC抵抗

誘導性負荷の場合、Z =√（R2 + XL2）

容量性負荷の場合、Z =√（R2 + XC2）

容量性と誘導性の両方の場合Z =√（R2 +（XL– XC）2

交流電力

単相AC回路の場合、P = V * I *Cosθ

三相AC回路の有効電力

P =√3* VL * IL *Cosθ

P = 3 * VPh * IPh *Cosθ

P =√（S2– Q2）=√（VA2 – VAR2）

無効電力

Q = V I *Sinθ

VAR =√（VA2-P2）＆kVAR =√（kVA2-kW2）

皮相電力

S =√（P + Q2）

kVA =√kW2+ kVAR2

複雑な力

S = V I

誘導性負荷の場合、S = P + jQ

容量性負荷の場合、S = P – jQ

DC電流、電圧、抵抗、および電力の式

DC電流、電圧、抵抗、および電力の式については、以下で説明します。

DC電流

DC電流の式は I = V / R = P / V =√P/ R

DC電圧

DC電圧の式は次のとおりです。

V = I * R = P / I =√（P x R）

DC抵抗

DC抵抗の式は次のとおりです。 R = V / I = P / I2 = V2 / P

DC電源

DC電力の式は次のとおりです。 P = IV = I2R = V2 / R

上記のACおよびDC方程式から、ここで

上記の方程式から、ここで

「I」はA（アンペア）の現在の測定値です

「V」はV（ボルト）単位の電圧測定値です

「P」はワット（W）単位の電力測定値です

「R」はオーム（Ω）単位の抵抗測定値です

R / Z =Cosθ= PF（力率）

「Z」はインピーダンスです

「IPh」は相電流です

「IL」はライン電流です

「VPh」は相電圧です

「VL」は線間電圧です

「XL」=2πfLは誘導性リアクタンスです。ここで、「L」はヘンリー内のインダクタンスです。

「XC」= 1 /2πfCは容量性リアクタンスです。ここで、「C」はファラッド内の容量です。

なぜ私たちは私たちの家でACを使用するのですか？

私たちの家で使用されている電流供給はACです。これは、変圧器を使用して非常に簡単に交流を変更できるためです。高電圧は、長い伝送のラインまたはチャネルで非常に低いエネルギー損失を経験し、電圧は、降圧変圧器の助けを借りて自宅で安全に利用するために減少します。

ワイヤ内の電力損失は、次のように与えることができます。 L = I2R

どこ

「L」は力の喪失です

「私」は現在です

「R」は抵抗です。

動力の伝達は次のような関係で与えることができます P = V * I

どこ

「P」は力です

「V」は電圧です

電圧が上昇すると、電流は少なくなります。このように、高電圧が最も優れた性能を発揮するため、電力損失を減らすことで同等の電力を伝送できます。そのため、家庭ではDCの代わりにACが使用されています。

高圧の送電も直流で行うことができますが、家庭で安全に利用するために電圧を下げることは容易ではありません。現在、DC電圧を下げるために高度なDCコンバーターが利用されています。

この記事では、AC電流とDC電流の違いについて詳しく説明します。交流、直流、波形、方程式、表列のACとDCの違い、およびそれらの特性について、すべての点が明確に理解されていることを願っています。それでも記事のトピックを理解できない、または 最新の電気プロジェクトを実施する 、下のコメントボックスに質問をしてください。ここにあなたへの質問があります、交流の力率は何ですか？

写真クレジット：

• 正弦波形 コスモスの歌
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