FORSKELLE MELLEM VEKSELSTRØM OG JÆVNSTRØM? - VIDENSKAB - 2025

Den forskel mellem vekselstrøm og jævnstrøm grundlæggende er i den måde elektroner bevæge sig i de ledninger, der bærer det. I vekselstrøm er det en svingende bevægelse, mens elektronstrømmen i jævnstrøm kun strømmer i en retning: fra den negative til den positive pol.

Men der er flere forskelle, der spænder fra generation til effektivitet i brug, sikkerhed og transport. Hver har sine fordele og ulemper, så anvendelsen af ​​den ene eller den anden afhænger af applikationen.

	Vekselstrøm	Jævnstrøm
Strømretning	Tovejs (oscillerende)	Ensrettet (ensartet)
Kilde	vekselstrømsgeneratorer	Batterier, batterier, dynamoer
Kilder til elektromotorisk kraft (emf)	Oscillerende eller roterende ledere eller ledere i nærvær af magnetfelt.	Elektrokemiske reaktioner inde i celler og batterier. Koblede eller udbedrede vekselstrømsgeneratorer med dioder
Driftsfrekvens	I indenlandske og industrielle forretninger 50Hz eller 60 HZ	0 Hz
Driftsspænding	110 V eller 220 V	1.5V; 9V; 12V eller 24V
Langdistans transmissionsspænding	Op til 380.000 volt	Det kan ikke transporteres lange afstande, fordi det har mange tab
Ampere, der cirkulerer i en 1 Hk motor	Enkelfase 110V 60Hz: 16 ampere	Ved 12 volt DC: 100 ampere
Maksimal strøm pr. Joule forbrug	110V: 0,01 A / J 220V: 0,005 A / J	12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J
Passive elementer i kredsløb	impedanser: -Resistive -Capacitive -Inductive	-Modstand
Fordel	Få tab ved transport.	Det er sikkert, fordi det er lavspænding. Opbevares i batterier og batterier.
Ulemper	Ikke særlig sikker på grund af den høje driftsspænding.	Det kan ikke transporteres lange afstande, fordi det har mange tab
Applikationer	Husholdning og industri: vaskemaskiner, køleskabe, produktionsanlæg.	Bærbart elektronisk udstyr: smartphones, laptops, radioer, lommelygter, ure.

Vekselstrøm

Det er ikke muligt at tale om vekselstrøm uden at nævne Nikola Tesla (1846-1943), ingeniøren af ​​serbokroatisk oprindelse, som opfandt og promoverede den. Han var den, der genererede flest patenter til dens applikationer, transport og anvendelser.

Alle disse patenter blev tildelt det amerikanske firma Westinghouse Electric Co af dets skaber for at få den nødvendige finansiering til dens eksperimenter og projekter.

De første test i vekselstrøm blev foretaget af en af ​​de vigtigste elektriske pionerer: Michael Faraday (1791-1867), der opdagede elektromagnetisk induktion og byggede den første vekselstrømsgenerator.

Overførslen af ​​vekselstrøm er meget mere effektiv. Kilde: Pixabay.

En af dens første praktiske anvendelser i 1855 var elektroterapi med vekselstrøm for at aktivere muskelsammentrækning. For denne type behandling var vekselstrøm meget bedre end jævnstrøm.

Senere i 1876 opfandt den russiske ingeniør Pavel Yáblochkov et lyssystem baseret på elektriske lysbuer og vekselstrømsgeneratorer. I 1883 havde det østrig-ungarske selskab Ganz Works allerede installeret omkring halvtreds skiftende lysbelysningssystemer.

Teslas opfindelser

Blandt de vigtigste bidrag fra Nicola Tesla til udvikling og anvendelse af vekselstrøm er opfindelsen af ​​den elektriske motor, der arbejder med vekselstrøm, uden at det er nødvendigt at konverteres til jævnstrøm.

Nikola Tesla opfandt også trefasestrømmen for at få mest muligt ud af energien i produktionen og infrastrukturen i transport af elektricitet. I dag bruges dette system stadig.

Transformer

Det andet store bidrag til udviklingen af ​​vekselstrøm var opfindelsen af ​​transformeren. Denne enhed gør det muligt at hæve spændingen til langtransport og at sænke spændingen til mere sikker brug i hjemmet og industrien.

Definitivt gjorde denne opfindelse vekselstrøm til et bedre alternativ som en elektrisk strømfordelingsmetode end likestrømmetoden.

Forløberen for den moderne transformer var en jernkerneenhed kaldet en "sekundær generator", udstillet i London i 1882 og senere i Torino, hvor den blev brugt til elektrisk belysning.

Den første lukkede jernkernetransformator, som vi kender den i dag, blev præsenteret af to ungarske ingeniører fra Ganz-virksomheden i Budapest. Patenterne blev købt af Westinghouse Electric Co.

Transformator grundlæggende egenskab

Det grundlæggende kendetegn af transformeren er, at kvotienten mellem udgangsspændingen i den sekundære V _S og indgangsspændingen i den primære V _P er lig med kvotienten mellem antallet af vindinger af sekundærviklingen V ₂ divideret med antallet af omdrejninger af primær vikling nr. ₁:

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Ved blot at vælge det passende drejeforhold mellem transformatorens primære og sekundære, kan den korrekte udgangsspænding opnås nøjagtigt og uden mærkbart tab af effekt.

Transformator skematisk. Kilde: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Det første kommercielle elektriske distributionssystem, der brugte transformatorer, blev indviet i staten Massachusetts, USA, i 1886.

Men Europa holdt trit med den elektriske udvikling, da der i samme år blev installeret en transmissionslinje baseret på den nyligt opfundne transformator i Cerchi, Italien, der transmitterede vekselstrøm over en afstand af 30 km ved en effektiv spænding på 2000 volt..

Transformatoren var ikke kun en revolution inden for transmission af elektrisk kraft. Også inden for bilindustrien, da det blev brugt af Ford Motor Company i tændspole-systemet til Ford Model T tændrør.

Jævnstrøm

Jævnstrøm blev produceret i 1800 gennem opfindelsen af ​​den voltaiske bunke, så navngivet, fordi dens opfinder var den italienske fysiker Alessandro Volta, der boede mellem 1745 og 1827.

Selv om strømmenes oprindelse ikke var godt forstået, identificerede den franske fysiker André Marie Ampere (1775-1836) to polariteter i voltaiske celler og antog, at den elektriske strøm flydede fra den positive til den negative pol.

I dag bruges denne konvention stadig, selvom det vides, at bærere af elektrisk ladning er de elektroner, der går lige modsat, fra den negative terminal til den positive terminal.

Figur 4. Jævnstrøm opbevares bekvemt og bekvemt i batterier. (Pixabay)

Den franske opfinder Hippolyte Pixii (1808–1835) byggede en generator bestående af en sløjfe eller trådsløjfe, der drejede rundt om en magnet, og bemærkede, at den aktuelle strømning hver halve omdrejning var vendt.

Efter forslag fra Ampere tilføjede opfinderen en kommutator, og dermed blev den første dynamo eller jævnstrømgenerator oprettet.

Med hensyn til elektriske belysningssystemer blev der anvendt elektriske lysbuer mellem 1870 og 1880, der krævede højspænding, enten likestrøm eller jævnstrøm.

Som det er kendt, er højspænding meget usikker til brug i hjemmet. I denne forstand gjorde den amerikanske opfinder Thomas Alva Edison (1847-1931) brugen af ​​elektricitet til belysningsformål sikrere og mere kommerciel. Edison perfektionerede glødepæren i 1880 og gjorde den rentabel.

Strømmenes krig: AC vs DC

Ligesom Nikola Tesla var promotor for vekselstrøm, var Thomas Alva Edison promotor for jævnstrøm, fordi han betragtede det som mere sikkert.

Selv for at afskrække brugen af ​​vekselstrøm til kommercielle formål opfandt Edison vekselstrømens elektriske stol, så offentligheden ville forstå dens fare for menneskeliv.

Oprindeligt arbejdede Nikola Tesla hos elselskabet Edison Electric og leverede forskellige bidrag til forbedring af jævnstrømgeneratorer.

Figur 5. Fra højre til venstre Henry Ford, Thomas Edison, USAs præsident Warren G. Harding, og Harvey S. Firestone, 1921, via Wikimedia Commons.

Men da Tesla var overbevist om fordelene ved at skifte strøm fra synspunktet om transport og distribution, tog det ikke lang tid for forskellene med Edison at bringe disse to stærke personligheder i konflikt. Således begyndte strømmenes krig: AC vs. DC.

Fordelene ved vekselstrømtransmission og de første interurban vekselstrømsdistributionssystemer i 1891 fik Edison, der stædigt fortsatte med at gå ind for likestrøm, at miste formandskabet og ledelsen for det selskab, han havde grundlagt, der gik kaldes General Electric-selskabet.

Nikola Tesla vandt heller ikke denne krig, fordi George Westinghouse og hans selskabs aktionærer til sidst blev millionærer. Tesla, der blev besat af tanken om at overføre elektrisk strøm over lange afstande uden ledninger, endte med at være dårlig og glemt.

Jævnstrøm med høj spænding

Ideen om at bruge jævnstrøm til langdistribution af elektrisk strømforsyning er ikke helt bortkastet, da sådanne systemer blev udviklet i 1950'erne.

I dag bruger det længste undersøiske kabel i verden til transport af elektrisk energi, NorNed-kablet, der forbinder Norge med Holland, bruger jævnstrøm på 450.000 volt.

Figur 6. Rute for det NorNed-undersøiske kabel mellem Holland og Norge, der fører jævnstrøm gennem Nordsøen. Kilde: Wikimedia Commons.Michiel1972

Brug af vekselstrøm til underkabler er ikke egnet, da havvand er en fremragende leder af elektricitet, og et vekselstrøm ubådskablet inducerer virvelstrømme i saltvand. Dette vil medføre store tab af den elektriske energi, der ønsker at blive overført.

Jævnstrøm med høj spænding bruges også i dag til at drive elektriske tog ved hjælp af skinner.

Referencer

1. Agarwal, T. (2015). ProCus. Hentet fra Hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm: elprocus.com
2. (2017). Diffen. Opnået fra AC vs. DC (vekselstrøm vs. jævnstrøm): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Skoleteknik. Hentet fra Hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19. januar 2015). Quora. Hentet fra Hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Opnået fra vekselstrøm (AC) vs. Jævnstrøm (DC): learning.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Vekselstrøm. Gendannet fra: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Gendannes fra: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NorNed kabel. Gendannes fra: es. wikipedia.com