Erfahren Sie mehr über die Mathematik hinter der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und wie Sie Gleichstromgeräte über eine Wechselstromquelle mit Strom versorgen.
Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom
Die physikalische Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umfasst mehrere Schritte und ein Gerät namens Gleichrichter . Glücklicherweise ist die mathematische Umrechnung ganz einfach.
Im Allgemeinen drücken wir Gleichspannung (DC) als AC-RMS-Spannung aus. RMS steht für „Root Mean Square“ und ist die Quadratwurzel des Durchschnitts (arithmetisches Mittel) der Quadrate aller Werte in der Menge. Bei typischen sinusförmigen Wechselstromwellenformen ist der Effektivwert über die gesamte Zeit gleich dem Effektivwert einer Wellenperiode. Dies ist möglich, da wir davon ausgehen, dass die Welle in jeder Periode identisch ist.
Der RMS-Wert für eine Standard-Wechselstromwellenform entspricht der Spitzenspannung, dividiert durch die Quadratwurzel aus zwei, wie in dieser Formel zur Umrechnung von RMS zu DC gezeigt:
RMS-Gleichung für die AC-DC-Wandlung (Wechselspannungs- zu Gleichspannungswandlung):
Wenn wir die Spitzenspannung eines Wechselstroms kennen, können wir schnell die erforderliche Gleichspannung ermitteln. Teilen Sie die Spitzenspannung durch die Quadratwurzel aus zwei, um die Effektivspannung zu erhalten, die der erforderlichen Gleichspannung entspricht. Es ist wichtig zu beachten, dass hierdurch das theoretische Gleichspannungsäquivalent auf Grundlage der Spitzenwechselspannung bestimmt wird und nicht die genaue Gleichspannung, die sich aus einer tatsächlichen Umwandlung ergibt. Leider wird nur bei hypothetischen Umwandlungen eine Effizienz von 100 Prozent erreicht.
Von der Theorie zur Praxis
Wir können die obige RMS-Gleichung verwenden, um die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom zur Versorgung von Geräten zu bestimmen und zu ermöglichen. Als theoretisches Beispiel: Eine Glühbirne leuchtet bei 141 V Wechselstrom (Spitzenspannung) gleich hell wie bei 100 V Gleichstrom, da wir den Effektivwert der 141-V-Spitze wie folgt ausdrücken:
Mithilfe dieser Gleichung können wir auch vom Gerät aus rückwärts arbeiten und den erforderlichen Eingangswechselstrom berechnen, wenn wir seinen Gleichstrombedarf kennen. Mit diesen Informationen können wir die Wechselstromversorgung aus dem Stromnetz in die entsprechende Spannung umwandeln, um das Gerät mit Strom zu versorgen. Bedenken Sie natürlich, dass Sie bei einer Anwendung im wirklichen Leben Verluste aufgrund von Ineffizienzen bei der Konvertierung berücksichtigen müssen. Diese Gleichung kann einen guten Ausgangspunkt für praktische Anwendungen bieten.
Die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung ist mathematisch recht einfach und bietet eine Grundlage für das Verständnis der erforderlichen Umwandlungen, um Gleichstromgeräte erfolgreich über eine Standard-Wechselstromversorgung aus dem Stromverteilungsnetz mit Strom zu versorgen.