זרם חילופין (AC) משמש את כולנו באופן יומיומי בכל הנוגע להפעלת בתים ומקומות העבודה שלנו. במאמר זה ננסה להסביר מה זה זרם חילופין ונסתכל על כמה דוגמאות לאיך זה עובד בפועל.
זרם חילופין מפעיל הרבה מאוד מכשירים ביתיים ובכלל חלק גדול ממערכת החשמל הביתית שלנו. לפעמים תיתכן בעיה ביצירת זרם שגורמת לקצרים או לעומס על המערכת ובמקרים כאלו חשוב להבין את מקור הבעיה, אבל יותר חשוב לא לנסות לתקן בעצמכם את הבעיה ולהזמין חשמלאי מקצועי לתיקון.
מהו זרם חילופין?
זרם חילופין (AC) הוא סוג של זרם חשמלי אשר, בניגוד לזרם ישר (DC), הופך מעת לעת את הכיוון שאליו הוא נע. צורת הגל של הזרם ברוב מעגלי ההספק החשמל מכונה גל סינוס.
זרם חילופין מתאר את זרימת המטען שמשנה כיוון מעת לעת. כתוצאה מכך, רמת המתח מתהפכת גם יחד עם הזרם. AC משמש להעברת חשמל לבתים, לבנייני משרדים וכו'.
רוב האלקטרוניקה הדיגיטלית שאתה בונה תשתמש ב- DC. עם זאת, חשוב להבין כמה מושגי AC. מרבית הבתים מחוברים לחשמל AC, כך שאם אתה מחבר מכשיר אלקטרוני שבנית, יהיה עליך להמיר את זרם החילופין לזרם DC. ל- AC יש גם כמה מאפיינים שימושיים, כמו למשל היכולת להמיר רמות מתח ברכיב יחיד (שנאי), ולכן AC נבחר כאמצעי העיקרי להעברת חשמל למרחקים ארוכים.
יצירת AC
ניתן לייצר AC באמצעות מכשיר הנקרא אלטרנטור. מכשיר זה הוא סוג מיוחד של גנרטור חשמלי המיועד לייצר זרם חילופין.
לולאת חוט מסתובבת בתוך שדה מגנטי, המשרה זרם לאורך החוט. סיבוב החוט יכול להגיע בעזרת מספר אמצעים: טורבינת רוח, טורבינת קיטור, מים זורמים וכו'. מכיוון שהחוט מסתובב ונכנס לקוטביות מגנטית אחרת מעת לעת, המתח והזרם מתחלפים על החוט.
מהן דוגמאות זרם חילופין בחיים האמיתיים?
כמעט כל בית ומשרד יופעל באמצעות זרם חילופין מכיוון שהוא מאבד פחות חשמל מ- DC ויש לו פחות בעיות הקשורות להמרת מתח גבוה למתח נמוך באמצעות שנאים. במילים אחרות, הובלת AC למרחקים ארוכים היא קלה יחסית.
אנו מסתמכים על הזרם להפעלת מנועים חשמליים ואלה משמשים במספר מכשירי חשמל ביתיים, כגון מקררים, מדיחי כלים וטוסטרים. הם משמשים גם להפעלת כל דבר מהמחובר לרשת החשמל – כגון הטלוויזיה וכל המטענים שבהם אתה משתמש למחשב הנייד, הטאבלט או הסמארטפון שלך.
תפקיד השנאים
השנאים ממלאים תפקיד חשוב כשמדובר ב- AC. שנאי הוא מכשיר חשמלי פסיבי המעביר אנרגיה חשמלית ממעגל אחד למשנהו.
ישנם שני סוגים של שנאים המשמשים כיום ביישומי חשמל: שנאים step-up ושנאים step-down. שנאי up משמשים להמרת מתח נמוך, זרם גבוה למתח גבוה, זרם נמוך. שנאים down משמשים לכיוון ההפוך.
שנאים אלה הם מה שמאפשר להסתמך על מקור זרם חילופין להפעלת משקי הבית והמשרדים שלנו מכיוון שהם הופכים את העברת החשמל למרחקים ארוכים למציאות מעשית. הם מאפשרים להשתמש בחשמל מתחנות כוח, במתח גבוה במיוחד, למכשירים הביתיים שלנו.
מכשירי אלקטרוניקה בביתכם
למכשירים האלקטרוניים בביתך יהיו שנאים משלהם כדי להבטיח שהם מקבלים את המתח הנכון להפעלתם. בעוד שמוצרי חשמל גדולים יותר כמו מכונות כביסה, מדיחי כלים ומקררים משתמשים במתח גבוה יחסית (בין 110-240 וולט), מכשירים אלקטרוניים קטנים משתמשים במתח נמוך בהרבה.
זה כולל מכשירים כגון מחשבים ניידים, טאבלטים וטלפונים ניידים, ותבחין כי המטענים שלהם כוללים שנאי מובנה בתוכם ולכן הם לעתים קרובות שמנמנים יותר.
מכשירים חשמליים רבים – כמו נורות – דורשים רק שהאלקטרונים יזוזו. לא אכפת להם אם האלקטרונים זורמים דרך החוט או פשוט נעים קדימה ואחורה. לפיכך ניתן להשתמש בנורה עם זרם ישר או שרם חלופין. אז יש לנו את זה, סקירה קצרה של הדוגמאות האמיתיות של זרם חילופין ואיך זה עובד בפועל בבתים ובמשרדים שלנו.
יתרונות זרם חילופין
ישנם יתרונות מובהקים של זרם חילופין לעומת חשמל DC. היכולת להפוך מתחים בקלות היא הסיבה העיקרית לכך שאנו משתמשים בזרם חילופים במקום זרם DC בבתים שלנו.
המרת מתח
היתרון העיקרי שיש לזרם חילופין על פני זרם ישר הוא שניתן להפוך בקלות את מתח זרם חלופים לרמות מתח גבוהות או נמוכות יותר, בעוד שקשה לעשות זאת עם מתח זרם ישר.
מכיוון שמתחים גבוהים יעילים יותר לשליחת חשמל למרחקים גדולים, לחשמל זרם החילופין יתרון על פני חשמל זרם ישר. זאת מכיוון שניתן להפחית בקלות את המתחים הגבוהים מתחנת הכוח למתח בטוח יותר לשימוש בבית.
החלפת המתח כפי שהסברנו נעשית על ידי שימוש בשנאי. התקן זה משתמש במאפיינים של אלקטרומגנטים זרם חילופין בכדי לשנות את המתח.
כוונון מעגלים
חשמל AC מאפשר גם להשתמש בקבל ובמשרן בתוך מעגל חשמלי או אלקטרוני. התקנים אלה יכולים להשפיע על האופן בו הזרם עובר במעגל. הם יעילים רק עם זרם זה.
שילוב של קבל, משרן ונגד משמש כמכוון ברדיו וטלוויזיות. ללא מכשירים אלה, הכוונה לתחנות שונות תהיה קשה מאוד.
סיכום
אנו משתמשים בדרך כלל בחשמל AC להפעלת הטלוויזיה, האורות והמחשבים שלנו. בחשמל זרם חילופין, הזרם מחליף כיוונים. הוכח כי חשמל AC טוב יותר לאספקת חשמל מאשר DC, בעיקר משום שניתן להפוך את המתחים. AC מאפשר גם להשתמש במכשירים אחרים, ופותח מגוון רחב של יישומים. זרם זה הוא הזרם הנבחר בעולם, שכן יש לו יתרונות ברורים רבים בהשוואה לזרם ישר.
דריכת מתח זולה ויעילה באמצעות שנאים. כמוסבר לעיל זה מאפשר העברה חשמלית חסכונית באמצעות קווי חשמל. העברה יעילה זו חוסכת לחברות חשמל ולצרכן הרבה כסף, ומסייעת בהפחתת זיהום מכיוון שתחנות כוח אינן צריכות לפצות על חשמל שאבד על ידי שימוש בדלק רב יותר.
בעיות ביצירת הזרם במערכת החשמל יכולות להביא להשלכות חמורות ומסוכנות. אם יש לכם בעיית חשמל בבית ואתם חושדים שיש בעיה ביצירת הזרם, חשוב להזמין מוקדם ככל הניתן חשמלאי מוסמך לטפל בבעיה.
