تفاوت AC و DC در اینورتر جوشکاری چیست؟

جریان برق نوعی انرژی است که با کشف آن زندگی بشر دگرگون شد و محصولات متنوعی از جمله لوازم خانگی و انواع ابزار آلات صنعتی ساخته شد تا بشر بتواند کارهای خود را به راحتی انجام دهد. اما همین جریان برقی که امروز به راحتی در هر خانه ای وجود دارد؛ چندین قرن برای کشف آن زمان صرف شده است و الان در دو نوع AC  و DC  وجود دارد که تفاوت AC و DC در جهت حرکت الکترون‌هاست.

در جریان DC، الکترون‌ها به طور مداوم از قطب مثبت به قطب منفی حرکت می‌کنند، در حالی که در جریان AC، جهت حرکت الکترون‌ها به طور دوره‌ای تغییر می‌کند. در نتیجه، در جریان DC الکترون‌ها به شکل مستقیم و مداوم حرکت می‌کنند، در حالی که در جریان AC حرکت الکترون‌ها خطی نیست و بسته به شکل موج AC تغییر می‌کند اما صرفا دانستن این تفاوت اهمیت ندارد.

برق چیست؟

برای تعریف دقیق جریان و تفاوت AC و DC بهتر است ابتدا تعریف کاملی از برق و تاریخچه آن داشته باشیم.

کاشف برق کیست؟ ادیسون! مسلما نه برق یک شبه کشف نشده است و ادیسون مخترع لامپ است.

تفاوت بین برق و جریان را می دانید؟ اگر نه حتما متن زیر رابخوانید تا تاریخچه و تفاوت آن را بدانید.

الکتریسته یا برق یا نیروی الکتریکی پدیده های طبیعی هستند که به وجودیت آن ها به حضور جریان بار الکتریکی وابسته است. همیشه الکتریسته با مغناطیس در ارتباط است و هر دو باهم الکترو مغناطیس را تشکیل می دهند. از جمله آثار های الکتریسته می توان  به اذرخش و صاعقه اشاره کرد.

تاریخچه کشف برق تا انواع جریان

تالس (Thales): حدود ۶۰۰ سال قبل از میلاد، تالس اولین کسی بود که مشاهده کرد که کهربا به دلیل مالش باردار می‌شود.

ویلیام گیلبرت (William Gilbert): در سال ۱۶۰۰، گیلبرت مطالعات جامعی در مورد الکتریسیته و مغناطیس انجام داد و اصطلاح الکتریسیته را از کلمه یونانی “کهربا” ابداع کرد. او را اغلب “پدر الکتریسیته مدرن” می‌نامند.

اتو فون گریکه (Otto von Guericke): در سال ۱۶۶۰، گریکه یک ماشین خام برای تولید الکتریسیته ساکن اختراع کرد.

دو فی : دو نوع الکتریسیته را شناسایی کرد، که بنجامین فرانکلین و ابنزر کینرسلی بعدها آن‌ها را مثبت و منفی نامیدند.

پیتر فن موسخنبروک (Pieter van Musschenbroek): در سال ۱۷۴۵، وی بطری لیدن را اختراع کرد که می‌توانست الکتریسیته ساکن را ذخیره کند.

ویلیام واتسون (William Watson): در سال ۱۷۴۷، واتسون با استفاده از بطری لیدن، اثبات کرد که الکتریسیته می‌تواند از طریق مواد منتقل شود.

آلساندرو ولتا (Alessandro Volta) و لوئیجی گالوانی (Luigi Galvani): در قرن ۱۸، این دو عالم به تحقیقات عمیقی در زمینه الکتریسیته پرداختند و به توسعه باتری‌ها و سلول‌های الکتریکی منجر شدند.

تا اینکه نوبت به کشف جریان الکتریکی  توسط فارادی رسید. البته افراد بسیاری و تاثیر گذار دیگه هم بوده اند که بهتر است در مقاله  جداگانه از آن ها نام برده شود.

مایکل فارادی یک کشف مهم در مورد مغناطیس و الکترومغناطیس داشته است. او فهمید که وقتی یک مغناطیس به دور یک قطعه آهن یا سیم می‌چرخد، یک جریان الکتریکی در آن قطعه یا سیم ایجاد می‌شود. این جریان به “القای الکترومغناطیسی” گفته می‌شود. به این ترتیب، با حرکت یک مغناطیس نسبت به یک سیم، الکتریسیته تولید می‌شود.

کشف انواع جریان AC و DC

در زمینه تاریخچه AC و DC، جریان مستقیم (DC) توسط توماس ادیسون معرفی و توسعه یافت. در ابتدا، نیروگاه‌های برق با استفاده از جریان مستقیم ایجاد شدند، اما محدودیت‌هایی در انتقال برق به مسافت‌های بزرگ وجود داشت. در مقابل، جریان متناوب (AC) توسط نیکولا تسلا و همکارانش معرفی و توسعه یافت. مزیت های که جریان AC دارد شامل انتقال برق به مسافت‌های طولانی‌تر و عدم از دست دادن انرژی در مسافت‌های بلند است همچنین با استفاده از AC، امکان تنظیم ولتاژ و فرکانس وجوددارد که این امر انعطاف‌پذیری بیشتری در سیستم‌های توزیع برق فراهم می‌کند. در نهایت،سیستم‌های AC به خصوص برای استفاده در مناطق شهری و فاصله‌های بزرگ استفاده می شوند. در ابزار های برقی و شارژی شناخت این دو جریان کاربرد بسیار زیادی دارد و باید حتما نکاتی که در ادامه به خصوص برای دستگاه های جوشکاری گفته می شود را برای استفاده بهتر است دستگاه در نظر گرفت.

تفاوت AC و DC

جهت جریان

در یک نگاه تفاوت بین جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) در اصلی‌ترین مورد مربوط به جهت حرکت جریان است. در جریان AC، جهت جریان به صورت دوره‌ای تغییر می‌کند، در حالی که در جریان DC جهت جریان ثابت و تغییری نمی‌کند.

شکل موج:

جریان AC با یک نمودار الگوی سینوسی یا موج مربع راه‌اندازی می‌شود، در حالی که در جریان DC، شکل موج به صورت یک خط ثابت و بدون تغییر قابل مشاهده است.

فرکانس:

فرکانس در جریان AC مشخص و قابل تعریف است، به این معنا که تعداد تغییرات جهت در هر دوره مشخص است، در حالی که در جریان DC فرکانس صفر است.

انرژی:

در انتقال انرژی بر روی مسافت‌های طولانی، انرژی جریان AC بهتر و با کاهش کمتری روبرو می‌شود نسبت به جریان DC، اما جریان DC به خوبی برای ذخیره‌سازی در باتری‌ها مناسب است.

تبدیل:

برای تبدیل جریان AC به DC، از یک یکسو کننده استفاده می‌شود، در حالی که برای تبدیل جریان DC به AC، از یک اینورتر استفاده می‌شود.

کاربرد:

بسیاری از لوازم برای روشن شدن به طور مستقیم به جریان  ACمی شوند؛ مانند یخچال و سشوار و … اما اگر موبایل یا لپ تاپ یا ابزار آلات شارژی باشد از جریان  DC  استفاده می شود.

مزایا و معایب هر کدام از جریان ها

برق متناوب (AC) از مزایایی مانند امکان انتقال برق به فاصله‌های طولانی‌تر و کمتر از دست دادن انرژی در مسافت‌های طولانی‌تر برخوردار است. با استفاده از ترانسفورماتورها، امکان تبدیل ولتاژ به اندازه‌های مختلف در AC وجود دارد.

برتری DC نسبت به AC: برق مستقیم (DC)، مانند آن‌چه در سلول‌های خورشیدی تولید می‌شود، برای بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی سازگار است و به دلیل کارایی بالاتر در برخی کاربردها، مانند فرایندهای الکترولیز و موتورهای الکتریکی با توان کمتر، استفاده می‌شود.

کاربردهای برق DC: برق مستقیم (DC) در بسیاری از کاربردها مانند الکترولیز، موتورهای الکتریکی، و دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد دارد. در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق و توان کمتر است، برق مستقیم بهینه‌تر از AC است.

تبدیل DC به AC: برای تبدیل برق مستقیم (DC) به برق متناوب (AC) و بالعکس، از دستگاه‌هایی به نام اینورتر یا مبدل استفاده می‌شود. اینورترها جریان DC را به AC با ولتاژ و فرکانس دلخواه تبدیل می‌کنند، و همچنین برعکس، برق AC را به DC می‌توان تبدیل کرد تا برای دستگاه‌هایی که از برق مستقیم استفاده می‌کنند مناسب باشد. (منظور از اینورتر قطعه اینورتر است نه دستگاه جوش اینورتر)

جوشکاری با کدام نوع جریان صورت می گیرد؟

جوشکاری با هر دو نوع جریان را صورت می گیرد و هر دو نوع جوشکاری مزایا و معایب خاص خود را دارد. در زیر به برخی از مزایا و معایب جوشکاری با جریان DC پرداخته‌ام:

مزایا:

رسوب بالاتر: جریان DC منفی، رسوب بیشتری ایجاد می‌کند، که برای جوشکاری‌هایی که نیاز به رسوب قوی دارند مفید است.

کارایی بالاتر در جوشکاری عمودی: جوشکاری با جریان DC بهترین گزینه برای جوشکاری عمودی است.

پایداری قوس: با جریان DC، قوس به طور مستقیم و پایدار حفظ می‌شود.

تنوع مواد: با جریان DC می‌توان مواد مختلفی را جوش داد، از جمله فولاد، چدن، آلومینیوم، و غیره.

معایب:

خطر ضربه قوس: در جوشکاری با جریان DC، احتمال وقوع ضربه قوس بالاتر است که می‌تواند به جوشکار آسیب بزند.

هزینه تجهیزات: تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری DC معمولاً گران‌تر و پیچیده‌تر هستند نسبت به جوشکاری AC.

ناکارآمدی در جوشکاری آلومینیوم: برخی از فرآیندهای جوشکاری با جریان DC مناسب برای آلومینیوم نیستند.

مصرف انرژی: مصرف انرژی در جوشکاری با جریان DC بیشتر است که می‌تواند هزینه‌های بالایی به همراه داشته باشد.