교대 전류 (AC) 대직류 (DC) : 주요 차이점
2024-07-16 11719

전기는 필수적입니다. 집을 밝히고 가제트를 전제로하며 공장을 운영합니다.그러나 당신은 그것이 당신의 플러그에 어떻게 도달하는지 궁금한 적이 있습니까?결정에는 2 가지 형태의 전기를 선택하는 것이 포함됩니다 : 교대 전류 (AC)와 직류 (DC).두 유형 모두 에너지를 움직이지만 다르게 수행하고 다른 일에 사용됩니다.이 기사는 AC와 DC의 작동 방식, 좋은 점, 일상 생활에서 중요한 이유를 세분화합니다.이러한 차이점을 아는 것은 우리가 사용하는 기술에 대해 더 똑똑한 선택을하는 데 도움이됩니다.

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그림 1 : 직류 및 교대 전류

교대 전류 (AC) 란 무엇입니까?

교대 전류 (AC)는 방향이 주기적으로 변하는 전류 유형입니다.일반적으로 AC는 정현파 파형을 가지며, 이는 한 사이클에 대한 평균 전류가 0임을 의미합니다.이 유형의 전류는 전력 시스템에 사용됩니다. 전기 에너지의 효율적인 전송이 가능하기 때문입니다.국내 및 산업의 광범위한 응용 분야에서 발견됩니다.다른 전압 레벨로 쉽게 변형 될 수 있기 때문에.

그림 2 : 교대 전류 (AC)

기계 에너지를 전기 에너지로 변환하여 AC가 생성됩니다.전통적인 방법은 수력 발전, 석탄 화력 및 원자력 발전소에서 발전기를 사용하는 것이 포함되며, 여기서 회전 전자기 로터는 자기 힘의 힘을 뚫어 AC 전압을 생성합니다.현대적인 재생 가능 에너지 기술도 AC 생산에 기여합니다.풍력 터빈은 바람을 활용하여 전기 에너지를 생성합니다.태양 광 발전 시스템은 파워 그리드와의 더 쉽게 전송 및 호환성을 위해 인버터를 사용하여 AC로 변환 해야하는 직류 (DC)를 생산합니다.

교대 전류 (AC)의 파형

교대 전류 (AC) 파형은 방향 및 강도의 주기적 변화에 의해 정의됩니다.이 동작의 중심은 파형을 두 부분으로 나누는 제로 전압선입니다.이 라인은 개념 일뿐 만 아니라 AC 전류가 각 사이클에서 0 볼트로 되돌리는 실용적인 지점입니다.

전기 시스템에서 AC의 역할을 이해하는 데 제로 전압선을 잡는 것이 중요합니다.현재 방향이 바뀌는시기를 나타냅니다. 양수에서 부정적인 것으로 다시 이동합니다.

전기 회로에서 제로 전압 라인은 현재 동작을 모니터링하고 예측하는 데 도움이되는 기준점 역할을합니다.교대 전류 (AC)의 파형은 시간이 지남에 따라 전압이 어떻게 변하는 지 시각적으로 보여줍니다.AC 파형의 유형은 다음과 같습니다.

그림 3 : 사인파

사인파.사인파는 가장 일반적인 AC 파형이며 시간이 지남에 따라 전압 또는 전류의 주기적 변화가 특징입니다.정현파 기능과 유사한 곡선 모양은 주기성 및 안정성으로 인해 가정 및 산업 전력 시스템에 적합합니다.

그림 4 : 제곱 파

네모 난 파동.제곱파는 0과 최대 값을 번갈아 가며 교대합니다.그런 다음 신속하게 음수 값으로 이동하고 한주기 내에서 0으로 돌아갑니다.이 빠른 변화 및 넓은 주파수 범위는 정사각형 파도가 디지털 신호 전송 및 제어 시스템에 유용합니다.

그림 5 : 삼각형 파

삼각형 파.삼각형 파는 0에서 최대 값으로 선형 적으로 상승한 다음 한 사이클 내에서 선형으로 다시 0으로 감소합니다.정사각형 파와 달리 삼각파는 더 부드러운 변화와 더 넓은 주파수 범위를 갖습니다.따라서 오디오 신호 처리, 변조 및 신디사이저에 이상적입니다.

AC 전력 특성

교대 전류 (AC)에는 시간주기, 주파수 및 진폭을 포함한 몇 가지 주요 특성이 있습니다.

기간 (t)은 AC 파형이 하나의 전체 사이클을 완료하는 지속 시간입니다.이주기 동안, 전류 또는 전압은 0에서 시작하여 양의 피크로 올라가고, 다시 0으로 떨어지고, 음의 피크로 떨어지고, 다시 0으로 돌아갑니다.이 사이클 길이는 전원 공급 장치의 안정성과 전기 장비의 효율에 영향을 미칩니다.

주파수 (f)는 HERTZ (HZ)에서 측정 된 AC 파형의 초당 AC 파형의 횟수입니다.현재 변화가 얼마나 빨리 변경되는지 결정합니다.표준 그리드 주파수는 일반적으로 지역에 따라 50Hz 또는 60Hz이며, 이는 모든 연결된 전기 장비의 설계 및 작동에 영향을 미칩니다.예를 들어, 전기 모터의 속도 및 변압기의 효율은 공급 주파수와 직접 관련이 있습니다.

진폭은 기준선에서 피크까지 AC 파형의 최대 범위를 나타냅니다.회로 설계에서 진폭은 전력 출력, 소비 및 신호 전송 효율에 영향을 미칩니다.전압 진폭은 에너지 전달 효율 및 손실과 연결됩니다.전압이 높을수록 전송 거리가 증가하고 에너지 손실을 줄일 수 있습니다.이것이 고전압 AC가 장거리 전력 전송에 선호되는 이유입니다.

AC 장점 및 단점

AC 전원 시스템은 현대 전기 분배에 유용합니다.전력 시스템 설계 및 사용에 영향을 미치는 상당한 이점과 특정 과제에 직면합니다.

AC 전원 공급 장치의 장점

AC 전력은 고전압 전송 효율을 제공합니다.AC 전력은 고전압에서 전송 될 수 있으며, 사용 지점 근처의 변압기를 통해 방향으로 내려가 장거리에 대한 에너지 손실을 최소화합니다.이 효율성은 AC 전력이 National Electric Grids에 선호되는 선택입니다.

AC 시스템의 전압 레벨도 간단하고 비용 효율적입니다.안정적인 변압기는 산업 현장에서 주거 지역에 이르기까지 다양한 환경에 맞게 전압을 쉽게 조정할 수 있습니다.

또 다른 이점은 AC 전력 흐름을 방해하는 것이 쉽다는 것입니다.AC 회로는 자연스럽게 전압을 통해 순환하여 유지 보수 또는 비상 사태 중에 더 안전하고 간단하게 전력 중단을 만듭니다.

또한 AC 전력은 극성에주의를 기울일 필요가 없습니다.특정 양수 및 음의 연결이 필요한 DC 전원과 달리 AC 전원은 양방향으로 흐를 수 있습니다.따라서 전기 장치 및 시스템의 설계를 단순화하십시오.

AC 전원 공급 장치의 단점

장점에도 불구하고 AC Power에는 몇 가지 단점이 있습니다.AC 시스템은 종종 사용 지점에서 필요한 것보다 더 높은 전압에서 작동하며 전압을 실제 레벨로 줄이기 위해 변압기가 필요합니다.이것은 복잡성과 잠재적 실패 지점을 추가합니다.

AC 시스템은 또한 인덕턴스 및 커패시턴스를 도입하는 코일 및 커패시터와 같은 구성 요소의 영향을받습니다.이는 전압과 전류 사이의 위상 교대를 유발합니다.이러한 변화는 비 효율성으로 이어질 수 있으며 수정하려면 추가 구성 요소 또는 컨트롤이 필요합니다.

그 외에도 적당한 거리에 걸쳐 효과적이지만 AC 시스템은 대륙 또는 바다와 같은 초고대 전송에 적합하지 않습니다.상당한 전력 손실과 광범위한 네트워크 관리 문제로 인해.

교대 전류의 적용

교대 전류 (AC)의 사용은 다양한 응용 분야에서 널리 퍼져 있습니다.

가정에서 AC는 전기 에너지를 전송하고 변압기를 통해 쉽게 전압을 조정하는 데 선호되는 선택입니다.조명에서 텔레비전, 냉장고 및 세탁기와 같은 복잡한 전자 제품에 이르기까지 거의 모든 가정 기기는 AC에 따라 다릅니다.이는 스텝 다운 또는 스텝 업 변압기를 사용하여 AC를 더 높은 전압으로 변환 할 수 있기 때문입니다.

산업 생산에서 AC는 대형 기계 및 자동화 된 생산 라인에 전력을 공급합니다.그들은 중공업 응용 분야에 필요한 힘을 제공합니다.모터의 속도 및 토크를 조정하는 주파수 변환 기술은 생산 효율성 및 제품 품질을 향상시킵니다.이 기술은 기계적 운영을 정확하게 제어 할 수 있도록 다양한 생산 요구를 충족시킬 수 있습니다.따라서 프로세스를 최적화하고 에너지 소비를 줄입니다.

운송에서 AC는 전원 시스템에 이상적입니다.전기 자동차, 지하철 및 전기 철도는 일반적으로 AC 구동 모터를 사용합니다.이 모터는 매우 효율적일뿐만 아니라 부드럽고 부드럽고 유지하기가 쉽습니다.또한 AC는 고전압 라인을 통해 장거리에 걸쳐 전송 될 수 있습니다.따라서 광범위한 운송 네트워크를위한 안정적인 에너지 공급을 보장합니다.

통신 부문에서 AC는 지속적이고 안전한 정보 전송을 위해 다양한 장비에 안정적인 전원 공급 장치를 제공합니다.트랜스포머는 AC를 조정하여 기지국에서 사용자 터미널로의 장치의 전압 요구를 충족시킵니다.또한 최신 전력선 통신 기술을 사용하면 AC 와이어가 전기 에너지 및 데이터를 모두 전송할 수 있습니다.효율적인 에너지 및 데이터 흐름 공유를 촉진하여 스마트 홈 및 사물 인터넷 개발을 지원합니다.

그림 6 : AC 전류 응용 프로그램

그림 6은 발전소에서 주택 및 사업으로 전류 (AC) 전력 분포를 교대하는 과정을 보여줍니다.처음에 전기는 발전소의 저전압으로 생성됩니다.이 저전압 전기는 스텝 업 변압기로 공급되어 효율적인 장거리 전송을 위해 전압을 높은 수준으로 증가시킵니다.고전압 전기는 전송 라인을 통해 장거리에 걸쳐 전력 손실을 최소화합니다.전기가 목적지에 접근함에 따라 스텝 다운 변압기를 통과하여 전압을 가정 및 비즈니스에서 최종 사용에 적합한 안전하고 낮은 수준으로 줄입니다.마지막으로, 저전압 전기는 유통 라인을 통해 개별 고객에게 분배됩니다.이 방법은 변압기를 사용하여 쉽게 전압 변환을 허용하므로 효율적이고 안전한 전원 전달을 보장하기 때문에 AC를 활용합니다.

직류 (DC) 란 무엇입니까?

직류 (DC)는 회로를 통해 단일 방향으로 전하의 연속 흐름입니다.교대 전류 (AC)와 달리 DC는 일정한 크기 및 방향을 유지합니다.따라서 배터리 및 많은 휴대용 전자 장치에 이상적입니다.

그림 7 : 직류 (DC)

DC 전원 생성에는 직접 방법 (배터리 또는 DC 어댑터 사용)과 간접 방법 (정류기를 사용하여 AC로 DC로 변환)이 포함됩니다.기본 DC 회로에는 일반적으로 전원, 저항 및 때로는 커패시터 또는 인덕터가 포함됩니다.배터리 또는 DC 어댑터와 같은 전원은 필요한 전자력을 제공하여 음성 터미널 (낮은 전위)에서 양의 단자 (높은 전위)로 전하를 유도합니다.전하가 회로를 통해 움직이면 히터 및 전구에서 볼 수 있듯이 전기 에너지를 열로 변환하는 저항 요소를 통과합니다.

DC 전류의 주파수는 0입니다.단방향으로 흐르고 주기적으로 변하지 않기 때문입니다.그러나 DC는 또한 정류라는 프로세스를 통해 AC에서 파생 될 수 있습니다.AC를 DC로 변환하는 정류기는 많은 전자 장치에서 사용됩니다.DC 출력의 필요한 안정성과 효율에 따라 간단한 다이오드에서 복잡한 브리지 정류기에 이르기까지 다양합니다.고급 정류에는 DC 전력의 품질을 향상시키기위한 필터링 및 안정화 단계가 포함될 수 있습니다.

DC 전원 기호

그림 8 : 직류 기호

회로 다이어그램에서, 직류 (DC)의 기호는 연속적인 1 방향 흐름을 반영하는 수평선입니다.방향을 주기적으로 변화시키는 교대 전류 (AC)와 달리 DC는 음성에서 양의 터미널로 꾸준히 흐릅니다.이 간단한 표현은 회로에서의 전류 흐름 방향을 신속하게 식별하는 데 도움이됩니다.

DC 전류의 고정 방향은 많은 응용 분야에서 중요합니다.예를 들어, 충전 회로 또는 특정 전자 제어 장치에서 엔지니어는 특정 요구 사항을 충족시키기 위해 역전 된 전류 흐름을 설계해야 할 수도 있습니다.DC의 안정성은 효율적인 제어 및 활용을 가능하게합니다.따라서 태양 전지판 및 전기 자동차 배터리 관리와 같은 시스템에 이상적입니다.이 시스템은 에너지 저장 및 변환을 최적화하기 위해 DC의 일관된 흐름에 의존합니다.

DC 장점과 단점

DC Power의 장단점을 이해하면 특정 용도로 DC & AC 전원을 선택할 때 엔지니어 및 설계자가 도움이됩니다.

DC 전원 공급 장치의 장점

DC 전력의 주요 이점 중 하나는 위상 전진 또는 지연없이 꾸준하고 예측 가능한 전력 전달입니다.이 안정성은 일관된 전압 레벨이 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다.또한 DC 회로는 AC 시스템에서 공통적 인 비 효율성을 피하는 데 도움이되는 반응성 전력을 생성하지 않습니다.교대 단계가 필요하지 않은 설정에서 에너지 효율성을 높입니다.

DC 전원은 배터리 및 기타 시스템을 사용하여 전기 저장에도 적합합니다.이는 데이터 센터, 비상 조명 및 휴대용 장치와 같은 안정적인 백업 파워가 필요한 상황에서 중요합니다.

DC 전원 공급 장치의 단점

그 이점에도 불구하고 DC Power에는 거의 도전이 없습니다.DC 전류를 방해하는 것은 AC처럼 자연스럽게 제로 포인트를 통과하지 않기 때문에 더 복잡하고 비싼 스위치 및 차단기가 필요하기 때문에 어렵습니다.

전압 변환은 DC 시스템의 또 다른 문제입니다.간단한 변압기를 사용하는 AC 시스템과 달리 DC는 복잡한 전자 변환기가 필요합니다.이 변환기는 DC 전력 시스템의 비용 및 복잡성을 모두 추가합니다.

마지막으로, DC 전력의 강한 전해 효과는 커패시터와 같은 부품을 저하시킬 수 있습니다.이는 유지 보수 요구가 높아질 것입니다.이 부식 및 마모는 비용을 증가시키고 시스템 신뢰성을 줄일 수 있습니다.

DC 파워의 응용

직류 (DC)는 현대 기술과 일상 생활에서 필수적입니다.특히 안정성과 효율적인 에너지 변환으로 인해 소형 전자 장치 및 도구의 경우.

스마트 폰, 랩톱 및 라디오와 같은 휴대용 전자 장치는 DC 전원에 크게 의존합니다.이 장치는 반도체, 통합 회로 및 디스플레이와 같은 내부 회로 및 구성 요소가 DC 환경에서 가장 잘 작동하기 때문에 DC 전원을 사용하도록 최적화됩니다.일반적으로 이러한 장치는 충전식 배터리로 구동되며, 이는 휴대 성 및 지속적인 사용의 요구를 충족시키기 위해 에너지를 효율적으로 저장 및 방출합니다.

DC 전원은 또한 손전등과 같은 휴대용 도구 및 장비에서도 널리 퍼져 있습니다.이 도구는 DC를 사용하여 안정적이고 장기적인 에너지 공급을 보장합니다.예를 들어, 손전등의 LED는 복잡한 전원 조정이 필요없이 연속적이고 꾸준한 광 출력을 제공하므로 DC 전원의 이점을 얻습니다.

교통 부문에서 DC는 특히 전기 자동차 (EVS) 및 하이브리드 전기 자동차 (HEVS)에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.이 차량은 에너지 저장 및 변환 효율에서 DC의 장점을 활용합니다.EVS는 리튬 이온 배터리와 같은 배터리를 사용하여 DC를 저장하고 전기 모터에 전원을 공급합니다.이 설정은 에너지 효율성을 높이고 운영 비용을 낮추며 환경 영향을 줄입니다.이러한 응용 분야에서 DC의 주요 장점 중 하나는 재생 제동 시스템에서 잘 작동한다는 것입니다.감속하는 동안 에너지 회복 및 저장을 허용합니다.

AC와 DC의 차이

그림 9 : DC 및 AC 전력

전류 흐름 방향

교대 전류 (AC)와 직류 (DC)의 주요 차이점은 전류 흐름의 방향입니다.AC 전류는 정기적으로 역 방향을 역전하고 양성 및 음성 상을 순환하는 반면, DC 전류는 시간이 지남에 따라 양의 또는 음수의 일관된 방향을 유지합니다.이 차이는 다양한 전기 시스템에서 각각의 응용 프로그램 및 효율성에 영향을 미칩니다.

빈도

AC는 Hertz (HZ)로 측정 된 주파수로 정의되며, 이는 초마자 방향이 얼마나 자주 변경되는지를 나타냅니다.가정용 AC는 일반적으로 50 Hz에서 작동합니다.대조적으로, DC의 주파수는 0의 주파수를 가지며, 전류는 단방향으로 흐르기 때문에 안정적인 전력 입력이 필요한 민감한 전자 장치에 이상적인 일정한 전압을 제공합니다.

전력 계수

AC 시스템은 전력 계수를 가지며, 이는 회로의 명백한 전력으로의 부하로의 실제 전력의 비율입니다.전력 전송 효율에 영향을 미치기 때문에 AC 시스템의 요인입니다.DC 시스템에는 전압 및 전류가 위상이 없기 때문에 DC 시스템에는 전력 계수 문제가 없습니다.전달 된 전력은 단순히 전압 및 전류의 산물입니다.

세대 기술

AC는 일반적으로 전도체를 가로 질러 자기장을 회전시키는 발전기를 사용하여 발전소에서 생산되어 교대 전류를 유도합니다.DC 생성에는 배터리, 태양 전지판 또는 AC를 DC로 변환하는 정류기 사용을 통한 화학 작용과 같은 방법이 포함됩니다.이를 통해 DC는 재생 에너지 응용 및 배터리 저장에 더 적합합니다.

로드 다이내믹스

AC는 변압기를 사용하여 전압을 쉽게 변환 할 수있는 AC의 능력으로 인한 전기 모터 및 압축기와 같이 용량 성 또는 유도 성 복잡한 산업 부하를 효율적으로 제공 할 수 있습니다.DC는 주로 저항 부하와 함께 사용되며 디지털 전자 장치 및 특정 유형의 철도 트랙션과 같은 정확한 전압 제어가 필요한 응용 분야에서 선호됩니다.

파형

AC는 다양한 파형 모양 (일반적으로 정현파이지만 제곱 또는 삼각형)을 가정 할 수 있습니다.DC의 파형은 지속적으로 평평하며 전자 회로의 신뢰할 수있는 작동에 필요한 정상 전압 및 방향을 나타냅니다.

에너지 변환 장비

AC 및 DC는 다양한 유형의 전환 장비를 사용합니다.AC는 정류기를 사용하여 DC로 변환되는 반면 DC는 인버터를 사용하여 AC로 변환됩니다.

응용 프로그램

AC는 장거리 전송을위한 전압 조작이 쉬운 일반 전원 공급 장치에서 우세합니다.그러나 DC는 디지털 기술 환경, 통신 및 고 에너지 저장 용량이 필요한 응용 프로그램에서 선호됩니다.일관되고 안정적인 전원 공급 장치를 제공하기 때문입니다.

전염

AC는 전통적으로 고전압까지 증가 할 때 에너지 손실이 적기 때문에 장거리 전송에 사용되는 반면, HVDC와 같은 DC 전송 기술은 특정 응용 분야에서 더 인기를 얻고 있습니다.HVDC는 수중 및 장거리 전송에서 유리합니다.손실이 낮아지고 비동기 전원 시스템의 상호 연결이 가능하기 때문입니다.

안전 및 인프라

DC 시스템은 인프라 요구 측면에서 더 간단한 경향이 있지만 AC에 비해 더 높은 전압에서 전기 충격과 관련된 위험이 더 높은 것으로 간주됩니다.그러나 AC 시스템의 인프라는 변압기 및 회로 차단기와 같은 장비가 변화하는 현재 방향 및 전압 레벨을 관리하기 위해 더 복잡합니다.

결론

우리는 무엇을 배웠습니까?전기는 AC와 DC의 두 가지 맛으로 제공됩니다.AC는 부메랑과 같으며 앞뒤로 가고있어 집과 큰 기계에 쉽게 전원을 공급하는 데 도움이됩니다.DC는 직선 화살표와 같으며 꾸준하고 신뢰할 수 있으며 가제트 및 전기 자동차에 적합합니다.이 두 가지를 이해함으로써, 우리는 그들이 조명을 켜는 것에서부터 전화가 충전되는지 확인하는 것에 이르기까지 얼마나 중요한지 알 수 있습니다.AC & DC는 일상 생활에서 큰 역할을하며 우리가 사용하는 거의 모든 것을 강화합니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. 동일한 전기 시스템에서 AC와 DC를 함께 사용할 수 있습니까?

예, AC와 DC는 하나의 전기 시스템에서 결합 할 수 있습니다.이 설정은 각 현재 유형에 고유 한 이점이있는 경우 일반적입니다.예를 들어, 태양 광 발전 시스템에서 태양 전지판은 DC를 생성 한 다음 집 사용을 위해 AC로 변환하거나 배터리 충전을 위해 DC로 유지됩니다.인버터 및 변환기는 AC와 DC 간의 스위치를 관리하여 둘 다 안전하게 함께 작동 할 수 있습니다.

2. AC와 DC는 전기 기기의 수명에 어떤 영향을 미칩니 까?

전류 유형 (AC 또는 DC)은 전기 기기의 수명에 영향을 줄 수 있습니다.AC의 교대 전류는 일정한 방향 변화로 인해 모터 및 변압기와 같은 부품의 마모를 증가시킬 수 있습니다.꾸준한 전류를 제공하는 DC는 LED 조명 및 전자 회로와 같이 제작 된 장치에 더 부드럽습니다.

3. AC 및 DC 생산의 환경 영향은 무엇입니까?

환경 영향은 AC 또는 DC인지보다 전기 공급원에 더 의존합니다.DC는 일반적으로 태양 에너지 및 배터리 저장과 같은 것들에 대해 더 효율적이며 에너지 손실을 줄이고 환경 피해를 줄일 수 있습니다.AC는 장거리 전송에 적합하지만 환경 발자국을 증가시킬 수있는 더 많은 인프라가 필요할 수 있습니다.

4. AC와 DC로 작업 할 때 안전 조치가 어떻게 다른가요?

안전 프로토콜은 다른 물리적 효과로 인해 AC와 DC마다 다릅니다.AC는 지속적인 근육 수축을 유발할 수 있기 때문에 특히 위험 할 수 있습니다.DC는 일반적으로 단일 강한 충격을 유발하여 현재 소스에서 누군가를 밀어 낼 수 있습니다.특수 보호 장치 및 회로 차단기는 이러한 차이를 효과적으로 처리하도록 설계되었습니다.

5. 우리가 AC와 DC를 사용하는 방식을 바꿀 수있는 새로운 기술이 있습니까?

예, AC와 DC를 사용하는 방식을 바꿀 수있는 새로운 기술이 떠오르고 있습니다.보다 효율적이고 비용 효율적인 태양 광 인버터 및 배터리 기술과 같은 전력 전자 제품의 개선으로 인해 DC 시스템이 더 많은 용도로 생존 할 수 있습니다.고체 기술 및 반도체 재료의 발전은 AC-DC 전환 효율을 향상시켜 이러한 전류의 응용 및 효율성을 잠재적으로 변경하고 있습니다.