برق ac و dc چیست و کاربرد هر یک در آسانسور

 دو چهره اصلی الکتریسیته

ممکن است برای شما سوال باشد که برق ac و dc چیست ؟ ،در دنیای الکتریسیته، جریان الکتریکی (شارش بارهای الکتریکی، عمدتاً الکترون‌ها) به دو شکل اصلی وجود دارد: جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC). این دو نوع جریان، با وجود اینکه هر دو انرژی را منتقل می‌کنند، در ماهیت، رفتار و کاربردهایشان تفاوت‌های بنیادین دارند.

بخش اول: جریان مستقیم (DC – Direct Current)

جریان مستقیم، همانطور که از نامش پیداست، یک جریان الکتریکی یک‌طرفه و ثابت است.

• ماهیت: در یک مدار DC، الکترون‌ها از قطب منفی منبع تغذیه خارج شده و به طور مداوم و در یک جهت به سمت قطب مثبت حرکت می‌کنند. این حرکت شبیه جریان آب در یک رودخانه است که همیشه از سرچشمه به سمت دهانه در جریان است.
• نمودار ولتاژ-زمان: اگر ولتاژ یک منبع DC را در طول زمان اندازه‌گیری کنیم، نمودار آن یک خط صاف و افقی خواهد بود. این یعنی ولتاژ و قطبیت (مثبت و منفی) آن ثابت است.
• منابع تولید:
• باتری‌ها: انواع باتری‌ها (قلمی، باتری ماشین، باتری موبایل) منبع کلاسیک برق DC هستند.
• سلول‌های خورشیدی (فتوولتائیک): انرژی نور خورشید را مستقیماً به برق DC تبدیل می‌کنند.
• آداپتورها و منابع تغذیه (AC/DC Converters): دستگاه‌هایی مانند شارژر لپ‌تاپ یا موبایل، برق AC شهری را گرفته و آن را به برق DC مورد نیاز دستگاه تبدیل می‌کنند. به این فرآیند یک‌سوسازی (Rectification) می‌گویند.

بخش دوم: جریان متناوب (AC – Alternating Current)

جریان متناوب، جریانی است که جهت آن به طور مداوم و دوره‌ای تغییر می‌کند.

• ماهیت: در یک مدار AC، الکترون‌ها به جای حرکت در یک جهت، در جای خود به جلو و عقب نوسان می‌کنند. این حرکت شبیه حرکت پیستون در موتور ماشین است که به طور متناوب بالا و پایین می‌رود. ولتاژ و جریان به صورت دوره‌ای از مثبت به منفی و برعکس تغییر می‌کنند.
• نمودار ولتاژ-زمان: نمودار ولتاژ برق AC یک موج سینوسی است. ولتاژ از صفر شروع شده، به یک قله مثبت می‌رسد، دوباره به صفر بازمی‌گردد، به یک قله منفی می‌رسد و مجدداً به صفر بازمی‌گردد. این چرخه به طور مداوم تکرار می‌شود.
• پارامتر کلیدی – فرکانس: تعداد دفعاتی که این چرخه در یک ثانیه تکرار می‌شود را فرکانس می‌نامند و واحد آن هرتز (Hz) است. برق شهری در ایران و بسیاری از کشورهای جهان دارای فرکانس 50 هرتز است (یعنی جهت جریان 50 بار در ثانیه عوض می‌شود). در آمریکای شمالی این مقدار 60 هرتز است.
• منابع تولید:
• ژنراتورها و آلترناتورها: تقریباً تمام برق تولیدی در نیروگاه‌ها (حرارتی، آبی، هسته‌ای) توسط ژنراتورهای عظیم AC تولید می‌شود.
• پریز برق خانگی: برقی که از پریزهای دیوار دریافت می‌کنیم، برق AC است.

بخش سوم: جدول تفاوت‌های کلیدی AC و DC

بخش چهارم: مزایا، معایب و کاربردهای برق AC و DC

1. جریان مستقیم (DC)

• مزایا:

• قابلیت ذخیره‌سازی: بزرگترین مزیت DC، قابلیت ذخیره آن در باتری‌هاست.

• ولتاژ پایدار: برای تجهیزات الکترونیکی حساس مانند کامپیوترها، موبایل‌ها و مدارهای دیجیتال که به ولتاژ ثابت و بدون نوسان نیاز دارند، ایده‌آل است.

• راندمان بالا در کاربردهای خاص: در انتقال برق با ولتاژ بسیار بالا در فواصل خیلی طولانی (HVDC) و در دیتاسنترها، راندمان بالاتری نسبت به AC دارد.

• معایب:

• تغییر ولتاژ دشوار: تبدیل ولتاژ DC (مثلاً از 12 ولت به 5 ولت) نیازمند مدارهای الکترونیکی پیچیده‌تر و گران‌تری نسبت به ترانسفورماتورهای AC است.

• مشکل در انتقال سنتی: در ولتاژهای پایین، تلفات انرژی در مسیرهای طولانی بسیار زیاد است.

• کاربردها:

• تمام دستگاه‌های مبتنی بر باتری: تلفن همراه، لپ‌تاپ، چراغ قوه، ساعت، کنترل از راه دور.

• خودروها: سیستم برق خودروها (باتری، چراغ‌ها، استارت) تماماً DC (معمولاً 12 ولت) است.

• سیستم‌های خورشیدی (Solar Panels): پنل‌های خورشیدی برق DC تولید می‌کنند.

• تجهیزات الکترونیکی: مدارهای داخلی تلویزیون، کامپیوتر و سایر گجت‌ها با برق DC کار می‌کنند.

• مترو و قطارهای برقی: بسیاری از این سیستم‌ها از برق DC ولتاژ بالا استفاده می‌کنند.

2. جریان متناوب (AC)

• مزایا:

• تغییر ولتاژ آسان: با استفاده از ترانسفورماتورها می‌توان ولتاژ AC را به راحتی و با راندمان بیش از 99% کم یا زیاد کرد. این ویژگی دلیل اصلی پیروزی AC در “جنگ جریان‌ها” و استفاده از آن در شبکه‌های برق جهانی است.

• انتقال اقتصادی در فواصل طولانی: به دلیل قابلیت افزایش ولتاژ، می‌توان برق را با جریان کم و در نتیجه تلفات بسیار پایین در صدها کیلومتر منتقل کرد.

• موتورهای ساده‌تر: موتورهای القایی AC ساختار ساده، ارزان و مقاومی دارند و نیاز به نگهداری کمی دارند.

• معایب:

• عدم قابلیت ذخیره‌سازی مستقیم: نمی‌توان برق AC را مستقیماً در باتری ذخیره کرد.

• اثرات القایی و راکتیو: می‌تواند باعث ایجاد میدان‌های الکترومغناطیسی و افت توان در سیستم شود (ضریب توان).

• کاربردها:

• شبکه توزیع برق: تمام برق از نیروگاه تا درب منزل شما به صورت AC منتقل می‌شود.

• لوازم خانگی بزرگ: یخچال، ماشین لباسشویی، کولر گازی، جاروبرقی (موتورهای آن‌ها با برق AC کار می‌کنند).

• روشنایی: لامپ‌های رشته‌ای و فلورسنت مستقیماً با برق AC کار می‌کنند.

• صنعت: تقریباً تمام موتورهای الکتریکی بزرگ در کارخانه‌ها و صنایع از نوع AC سه فاز هستند.

کاربرد  برق ac و dc در آسانسور

آسانسور یک مثال فوق‌العاده برای نمایش همکاری و استفاده همزمان از هر دو نوع جریان AC و DC در یک سیستم است. در واقع، آسانسورهای مدرن یک سیستم هیبریدی هستند که از مزایای هر دو جریان برای دستیابی به عملکرد بهینه، ایمنی و راندمان بالا بهره می‌برند.

به طور خلاصه:

• برق AC (معمولاً سه فاز) نقش “عضله” و نیروی محرکه اصلی را ایفا می‌کند.
• برق DC نقش “سیستم عصبی” را برای کنترل، منطق، ایمنی و برق اضطراری بر عهده دارد.

در جدول زیر، کاربرد هر یک از این جریان‌ها در بخش‌های مختلف یک آسانسور مدرن به تفکیک نشان داده شده است.

کاربرد برق AC و DC در اجزای مختلف آسانسور

همانطور که در جدول مشاهده می‌شود، یک آسانسور مدرن بدون همکاری این دو نوع جریان عملاً کار نخواهد کرد:

• انرژی خام و قدرتمند از شبکه برق به صورت AC گرفته می‌شود تا سنگین‌ترین کار یعنی حرکت دادن موتور اصلی را انجام دهد.
• این انرژی AC توسط مبدل‌ها (Converter/Rectifier) به DC تبدیل می‌شود تا مغز الکترونیکی (تابلوی فرمان)، سیستم‌های ایمنی (ترمز) و سیستم‌های رفاهی (روشنایی و درب‌ها) را با دقت و پایداری بالا تغذیه کند و در باتری‌ها برای روز مبادا ذخیره شود.
• در نهایت، اینورتر (Inverter) دوباره این انرژی DC را به یک AC کاملاً مهندسی‌شده تبدیل می‌کند تا حرکت کابین را به نرم‌ترین و بهینه‌ترین شکل ممکن کنترل کند.

جمع‌بندی نهایی

AC و DC رقیب یکدیگر نیستند، بلکه مکمل یکدیگر در دنیای مدرن هستند. برق به صورت AC تولید و توزیع می‌شود زیرا برای انتقال در فواصل طولانی بسیار کارآمدتر است. اما در مقصد، برای بسیاری از کاربردها، به خصوص برای دستگاه‌های الکترونیکی و ذخیره‌سازی، به DC تبدیل می‌شود. شارژر موبایل شما یک مثال عالی از این همکاری است: برق AC را از پریز دیوار می‌گیرد و آن را به برق DC برای شارژ باتری گوشی شما تبدیل می‌کند.