กระแสตรง

กระแสตรง ( DC ) เป็นทิศทางการไหลหนึ่งในค่าใช้จ่ายไฟฟ้า เซลล์ไฟฟ้าเคมีเป็นตัวอย่างที่สำคัญของไฟฟ้ากระแสตรง กระแสตรงอาจไหลผ่านตัวนำเช่นลวด แต่ยังสามารถไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ , ฉนวนหรือแม้กระทั่งผ่านสูญญากาศในขณะที่อิเล็กตรอนหรือไอออนคาน กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางคงที่ซึ่งแตกต่างจากกระแสสลับ (AC) ระยะก่อนใช้สำหรับประเภทของปัจจุบันนี้คือไฟฟ้าในปัจจุบัน ^[1]

กระแสตรง (DC) (เส้นสีแดง) แกนแนวตั้งแสดงกระแสหรือแรงดันและแกน 't' แนวนอนจะวัดเวลาและแสดงค่าศูนย์

ย่อACและDCมักจะใช้ในความหมายเพียงแค่สลับและตรงตามที่เมื่อพวกเขาปรับเปลี่ยนในปัจจุบันหรือแรงดันไฟฟ้า ^[2]^[3]

กระแสตรงอาจถูกแปลงจากแหล่งจ่ายกระแสสลับโดยใช้วงจรเรียงกระแสซึ่งมีองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ (โดยปกติ) หรือองค์ประกอบทางไฟฟ้า (ในอดีต) ที่อนุญาตให้กระแสไหลในทิศทางเดียวเท่านั้น กระแสตรงอาจถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับผ่านทางอินเวอร์เตอร์

กระแสตรงมีประโยชน์มากมายตั้งแต่การชาร์จแบตเตอรี่ไปจนถึงอุปกรณ์จ่ายไฟขนาดใหญ่สำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์มอเตอร์และอื่น ๆ พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากที่จัดหาผ่านกระแสตรงจะใช้ในการถลุงอลูมิเนียมและกระบวนการไฟฟ้าเคมีอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับบางรถไฟโดยเฉพาะในพื้นที่เขตเมือง กระแสตรงแรงดันสูงใช้ในการส่งพลังงานจำนวนมากจากไซต์การสร้างระยะไกลหรือเชื่อมต่อกริดไฟฟ้ากระแสสลับ

ประวัติศาสตร์

โรงไฟฟ้าส่วนกลางของ Brush Electric Company ที่มีไดนาโมสร้างกระแสตรงให้กับหลอดอาร์คสำหรับไฟสาธารณะในนิวยอร์ก เริ่มดำเนินการในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2423 ที่ 133 West Twenty-Fifth Street แรงดันไฟฟ้าสูงที่ทำงานโดยอนุญาตให้จ่ายไฟเป็นวงจรยาว 2 ไมล์ (3.2 กม.) ^[4]

กระแสตรงที่ผลิตใน 1800 โดยนักฟิสิกส์อิตาลีAlessandro Voltaแบตเตอรี่ของเขากองไฟฟ้ ^[5]ธรรมชาติของการไหลของกระแสยังไม่เป็นที่เข้าใจ André-Marie Ampèreนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสคาดเดาว่ากระแสไฟฟ้าเดินทางไปในทิศทางเดียวจากเชิงบวกไปสู่เชิงลบ ^[6]เมื่อชงตราสารฝรั่งเศสฮิปโปไลต์พิกกซ่สร้างขึ้นครั้งแรกไดนาโมกำเนิดไฟฟ้าใน 1832 เขาพบว่าเป็นแม่เหล็กที่ใช้ผ่านลูปของสายแต่ละครึ่งทางกลับกันมันจะทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าที่จะย้อนกลับที่สร้างกระแสสลับ ^[7]ตามคำแนะนำของAmpèreต่อมา Pixii ได้เพิ่มตัวสับเปลี่ยนซึ่งเป็น "สวิตช์" ประเภทหนึ่งที่หน้าสัมผัสบนเพลาทำงานร่วมกับหน้าสัมผัส "แปรง" เพื่อผลิตกระแสตรง

ในช่วงปลายยุค 1870 และต้นยุค 1880 เลื่อยไฟฟ้าเริ่มต้นที่จะสร้างขึ้นที่โรงไฟฟ้า สิ่งเหล่านี้ถูกตั้งค่าไว้ในตอนแรกเพื่อใช้กับไฟอาร์ค (ประเภทของไฟถนนที่เป็นที่นิยม) ซึ่งทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับที่สูงมาก (โดยปกติจะสูงกว่า 3000 โวลต์) ^[8]ตามมาด้วยการใช้ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำในวงกว้างสำหรับการให้แสงสว่างไฟฟ้าภายในอาคารในธุรกิจและบ้านหลังจากThomas Edisonนักประดิษฐ์ได้เปิดตัว " ยูทิลิตี้ " ไฟฟ้าที่ใช้หลอดไส้ในปี 1882 เนื่องจากข้อได้เปรียบที่สำคัญของกระแสสลับมากกว่าทางตรง กระแสไฟฟ้าในการใช้หม้อแปลงเพื่อเพิ่มและลดแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้มีระยะการส่งข้อมูลที่ยาวขึ้นมากกระแสตรงถูกแทนที่ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้าโดยกระแสสลับในการส่งกำลัง ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 มีการพัฒนาระบบส่งกระแสตรงแรงดันสูงและปัจจุบันเป็นทางเลือกหนึ่งแทนระบบไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูงทางไกล สำหรับสายเคเบิลใต้ทะเลทางไกล (เช่นระหว่างประเทศเช่นNorNed ) ตัวเลือก DC นี้เป็นตัวเลือกเดียวที่เป็นไปได้ในทางเทคนิค สำหรับการใช้งานที่ต้องการกระแสตรงเช่นระบบไฟฟ้ารางที่สามกระแสสลับจะถูกกระจายไปยังสถานีย่อยซึ่งใช้วงจรเรียงกระแสเพื่อแปลงพลังงานเป็นกระแสตรง

คำจำกัดความต่างๆ

ประเภทของกระแสตรง

คำว่าDCใช้เพื่ออ้างถึงระบบไฟฟ้าที่ใช้แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าเพียงขั้วเดียวและอ้างถึงค่าคงที่ความถี่ศูนย์หรือค่าเฉลี่ยท้องถิ่นที่แปรผันอย่างช้าๆของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า ^[9]ตัวอย่างเช่นแรงดันไฟฟ้าข้ามซีแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ตามที่เป็นอยู่ในปัจจุบันผ่านซีมาในปัจจุบัน การแก้ปัญหา DC ของวงจรไฟฟ้าคือการแก้ปัญหาที่แรงดันและกระแสทั้งหมดคงที่ สามารถแสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้านิ่งหรือรูปคลื่นกระแสใด ๆสามารถสลายเป็นผลรวมของส่วนประกอบ DC และส่วนประกอบแปรผันเวลาเป็นศูนย์ ส่วนประกอบ DC ถูกกำหนดให้เป็นค่าที่คาดหวังหรือค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าตลอดเวลา

แม้ว่า DC ย่อมาจาก "กระแสตรง" แต่ DC มักหมายถึง "ขั้วคงที่" ภายใต้คำจำกัดความนี้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงอาจแตกต่างกันไปตามเวลาดังที่เห็นในเอาต์พุตดิบของวงจรเรียงกระแสหรือสัญญาณเสียงที่ผันผวนบนสายโทรศัพท์

DC บางรูปแบบ (เช่นที่ผลิตโดยตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ) แทบจะไม่มีความแปรผันของแรงดันไฟฟ้าแต่อาจยังคงมีความแปรผันของกำลังเอาต์พุตและกระแส

วงจร

วงจรไฟฟ้ากระแสตรงคือวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแรงดันคงที่แหล่งกระแสคงที่และตัวต้านทานรวมกัน ในกรณีนี้แรงดันและกระแสของวงจรไม่ขึ้นอยู่กับเวลา แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสของวงจรเฉพาะไม่ขึ้นอยู่กับค่าในอดีตของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสของวงจรใด ๆ นี่หมายความว่าระบบสมการที่แสดงถึงวงจรไฟฟ้ากระแสตรงไม่เกี่ยวข้องกับอินทิกรัลหรืออนุพันธ์ที่เกี่ยวกับเวลา

หากมีการเพิ่มตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำให้กับวงจร DC วงจรที่เกิดขึ้นจะไม่เป็นวงจร DC อย่างไรก็ตามวงจรดังกล่าวส่วนใหญ่มีสารละลาย DC วิธีการแก้ปัญหานี้จะช่วยให้แรงดันไฟฟ้าวงจรและกระแสเมื่อวงจรที่อยู่ในซีมั่นคงของรัฐ วงจรดังกล่าวเป็นตัวแทนจากระบบของสมการเชิงอนุพันธ์ คำตอบของสมการเหล่านี้มักจะประกอบด้วยส่วนที่แปรผันตามเวลาหรือชั่วคราวเช่นเดียวกับส่วนที่คงที่หรือคงที่ เป็นส่วนที่มีสถานะคงที่ซึ่งเป็นโซลูชัน DC มีบางวงจรที่ไม่มีสารละลาย DC ตัวอย่างง่ายๆสองตัวอย่างคือแหล่งจ่ายกระแสคงที่ที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุและแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ที่เชื่อมต่อกับตัวเหนี่ยวนำ

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเรื่องปกติที่จะอ้างถึงวงจรที่ใช้แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเช่นแบตเตอรี่หรือเอาท์พุทของแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นวงจร DC แม้ว่าจะมีความหมายว่าวงจรนั้นใช้พลังงานจาก DC ก็ตาม

แอพพลิเคชั่น

อาคารในประเทศและอาคารพาณิชย์

สัญลักษณ์นี้ซึ่งสามารถแทนด้วย Unicodeตัวอักษร U + 2393 (⎓) พบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายอย่างที่จำเป็นต้องมีอย่างใดอย่างหนึ่งหรือผลิตไฟฟ้ากระแสตรง

ดีซีพบได้ทั่วไปในหลายต่ำเป็นพิเศษแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานและบางส่วนแรงดันต่ำการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เหล่านี้จะถูกขับเคลื่อนโดยแบตเตอรี่หรือพลังงานแสงอาทิตย์ระบบ (ตั้งแต่ทั้งสองสามารถผลิตเพียง DC)

ส่วนใหญ่อิเล็กทรอนิกส์วงจร DC ต้องมีแหล่งจ่ายไฟ

การติดตั้งในประเทศซีมักจะมีความแตกต่างของซ็อกเก็ต , การเชื่อมต่อ , สวิทช์และการแข่งขันจากผู้ที่เหมาะสำหรับกระแสสลับ ส่วนใหญ่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้น้อยลงส่งผลให้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้นเพื่อผลิตพลังงานในปริมาณที่เท่ากัน

โดยปกติแล้วเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงจะเป็นสิ่งสำคัญในการสังเกตขั้วเว้นแต่อุปกรณ์จะมีสะพานไดโอดเพื่อแก้ไขปัญหานี้

โผล่ออกมาพันธมิตรเป็นสมาคมอุตสาหกรรมเปิดการพัฒนามาตรฐานของการกระจายไฟฟ้ากระแสตรงในบ้านไฮบริดและอาคารพาณิชย์

ยานยนต์

การใช้งานยานยนต์ส่วนใหญ่ใช้ DC แบตเตอรี่รถยนต์ให้พลังงานสำหรับการเริ่มต้นเครื่องยนต์แสงและระบบจุดระเบิด เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นอุปกรณ์ AC ที่ใช้วงจรเรียงกระแสเพื่อผลิตกระแสตรงสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ ยานพาหนะสำหรับผู้โดยสารบนทางหลวงส่วนใหญ่ใช้ระบบ12 Vในนาม รถบรรทุกหนักอุปกรณ์ในฟาร์มหรืออุปกรณ์เคลื่อนย้ายดินจำนวนมากที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลใช้ระบบ 24 โวลต์ ในรถรุ่นเก่าบางรุ่นจะใช้ 6 V เช่นในVolkswagen Beetleรุ่นดั้งเดิม จนถึงจุดหนึ่งระบบไฟฟ้า 42 Vได้รับการพิจารณาสำหรับรถยนต์ แต่พบว่ามีการใช้งานเพียงเล็กน้อย เพื่อประหยัดน้ำหนักและสายไฟโครงโลหะของรถมักจะเชื่อมต่อกับขั้วหนึ่งของแบตเตอรี่และใช้เป็นตัวนำส่งกลับในวงจร บ่อยครั้งที่ขั้วลบคือการเชื่อมต่อ "กราวด์" ของแชสซี แต่อาจใช้กราวด์บวกในยานพาหนะที่มีล้อหรือทางทะเลบางรุ่น

โทรคมนาคม

อุปกรณ์สื่อสารชุมสายโทรศัพท์ใช้แหล่งจ่ายไฟ DC มาตรฐาน −48 V ขั้วเชิงลบจะทำได้โดยดินขั้วบวกของระบบไฟและแบตเตอรี่ธนาคาร สิ่งนี้ทำเพื่อป้องกันการสะสมของอิเล็กโทรลิซิส การติดตั้งโทรศัพท์มีระบบแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่าไฟฟ้าจะคงที่สำหรับสายสมาชิกระหว่างที่ไฟฟ้าขัดข้อง

อุปกรณ์อื่น ๆ อาจใช้พลังงานจากระบบ DC โทรคมนาคมโดยใช้ตัวแปลง DC-DCเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่สะดวก

โทรศัพท์จำนวนมากเชื่อมต่อกับสายคู่บิดเกลียวและใช้bias teeเพื่อแยกส่วนประกอบ AC ของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายทั้งสอง (สัญญาณเสียง) ออกจากส่วนประกอบ DC ของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสองสาย (ใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับโทรศัพท์ ).

ระบบส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูง

ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) ใช้ DC สำหรับการส่งพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากในทางตรงกันข้ามกับระบบไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไป สำหรับการส่งทางไกลระบบ HVDC อาจมีราคาไม่แพงและสูญเสียทางไฟฟ้าน้อยกว่า

อื่น ๆ

การใช้งานโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิง (การผสมไฮโดรเจนและออกซิเจนร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อผลิตไฟฟ้าและน้ำเป็นผลพลอยได้) ยังผลิตไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น

โดยทั่วไประบบไฟฟ้าของเครื่องบินเบาจะมีขนาด 12 V หรือ 24 V DC คล้ายกับรถยนต์

ดูสิ่งนี้ด้วย

CCS
อคติ DC
กระแสไฟฟ้า
ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง
ระบบโทรเลขกระแสตรงที่เป็นกลาง
แผงเซลล์แสงอาทิตย์

อ้างอิง

^ แอนดรูเจโรบินสันลินน์ไนเดอร์-Mackler (2007) Electrophysiology ทางคลินิก: Electrotherapy and Electrophysiologic Testing (3rd ed.) ปินคอตวิลเลียมส์ & Wilkins น. 10. ISBN 978-0-7817-4484-3.
^ NN Bhargava และ DC Kulhouishtha (1984) Basic Electronics & เชิงเส้นวงจร ทาทา McGraw-Hill Education น. 90. ISBN 978-0-07-451965-3.
^ สมาคมแสงไฟฟ้าแห่งชาติ (2458) คู่มือ meterman ไฟฟ้าของ กด Trow น. 81.
^ เมลกอร์แมน "Charles F. Brush และระบบไฟถนนไฟฟ้าสาธารณะแห่งแรกในอเมริกา" . ประวัติศาสตร์รัฐโอไฮโอ มหาวิทยาลัยรัฐเคนกด สมาคมประวัติศาสตร์รัฐโอไฮโอ 70 : 142^{[ ลิงก์ตายถาวร ]}
^ "เลสซานโดร Giuseppe อันโตนิโออะนาสตาโวลตา - grants.hhp.coe.uh.edu" สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อ 2017-08-28 . สืบค้นเมื่อ2017-05-29 .
^ จิม Breithaupt ฟิสิกส์ Palgrave Macmillan - 2010 พี 175
^ "Pixii เครื่องคิดค้นโดยฮิปโปไลต์พิกกซ่แห่งชาติสูงแม่เหล็กทดลอง" สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อ 2008-09-07 . สืบค้นเมื่อ2008-06-12 .
^ รูปแบบแรกของประวัติแสงไฟฟ้าของหลอดคาร์บอนอาร์ค (ค.ศ. 1800–1980)
^ Roger S. Amos, Geoffrey William Arnold Dummer (1999) Newnes Dictionary of Electronic (ฉบับที่ 4) นิวเนส. น. 83. ISBN 0-7506-4331-5.

ลิงก์ภายนอก

สื่อที่เกี่ยวข้องกับกระแสตรงที่ Wikimedia Commons
กระแสตรง (อิเล็กทรอนิกส์)ที่สารานุกรมบริแทนนิกา
AC / DC: อะไรคือความแตกต่าง? - สื่อการเรียนรู้พีบีเอส
อุปกรณ์ DC และ AC - ITACA

[1] แอนดรูเจโรบินสันลินน์ไนเดอร์-Mackler (2007) Electrophysiology ทางคลินิก: Electrotherapy and Electrophysiologic Testing (3rd ed.) ปินคอตวิลเลียมส์ & Wilkins น. 10. ISBN 978-0-7817-4484-3.

[2] NN Bhargava และ DC Kulhouishtha (1984) Basic Electronics & เชิงเส้นวงจร ทาทา McGraw-Hill Education น. 90. ISBN 978-0-07-451965-3.

[3] สมาคมแสงไฟฟ้าแห่งชาติ (2458) คู่มือ meterman ไฟฟ้าของ กด Trow น. 81.

[4] เมลกอร์แมน "Charles F. Brush และระบบไฟถนนไฟฟ้าสาธารณะแห่งแรกในอเมริกา" . ประวัติศาสตร์รัฐโอไฮโอ มหาวิทยาลัยรัฐเคนกด สมาคมประวัติศาสตร์รัฐโอไฮโอ 70 : 142^{[ ลิงก์ตายถาวร ]}

[5] "เลสซานโดร Giuseppe อันโตนิโออะนาสตาโวลตา - grants.hhp.coe.uh.edu" สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อ 2017-08-28 . สืบค้นเมื่อ2017-05-29 .

[6] จิม Breithaupt ฟิสิกส์ Palgrave Macmillan - 2010 พี 175

[7] "Pixii เครื่องคิดค้นโดยฮิปโปไลต์พิกกซ่แห่งชาติสูงแม่เหล็กทดลอง" สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อ 2008-09-07 . สืบค้นเมื่อ2008-06-12 .

[8] รูปแบบแรกของประวัติแสงไฟฟ้าของหลอดคาร์บอนอาร์ค (ค.ศ. 1800–1980)

[9] Roger S. Amos, Geoffrey William Arnold Dummer (1999) Newnes Dictionary of Electronic (ฉบับที่ 4) นิวเนส. น. 83. ISBN 0-7506-4331-5.

[1]