SKILLNADER MELLAN VÄXEL OCH LIKSTRÖM? - VETENSKAP - 2025

Den Skillnaden mellan växelström och likström är fundamentalt i vägen elektronerna rör sig i trådarna som bär den. I växelström är det en oscillerande rörelse, medan i likström elektronerna flyter endast i en riktning: från negativ till positiv pol.

Men det finns fler skillnader, allt från generation till effektivitet i användning, säkerhet och transport. Var och en har sina fördelar och nackdelar, så användningen av det ena eller det andra beror på applikationen.

	Växelström	Likström
Strömriktning	Dubbelriktad (oscillerande)	Enriktad (enhetlig)
Källa	Generatorer	Batterier, batterier, dynamos
Källor till elektromotorisk kraft (EMF)	Oscillerande eller roterande ledare eller ledare i närvaro av magnetfält.	Elektrokemiska reaktioner inuti celler och batterier. Växlade eller likriktade växelströmsgeneratorer med dioder
Arbetsfrekvens	I inhemska och industriella butiker 50Hz eller 60 HZ	0 Hz
Driftspänning	110 V eller 220 V	1.5V; 9V; 12V eller 24V
Långsträcka transmissionsspänning	Upp till 380 000 volt	Det kan inte transporteras långa sträckor eftersom det har många förluster
Förstärkare som cirkulerar i en 1 Hk motor	Enfas 110V 60Hz: 16 ampere	Vid 12 volt DC: 100 ampere
Maximal ström per Joule av förbrukning	110V: 0,01 A / J 220V: 0,005 A / J	12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J
Passiva element i kretsar	impedanser: -Resistive -Capacitive -Induktiv	-Motstånd
Fördel	Få förluster när de transporteras.	Det är säkert eftersom det är lågspänning. Förvaras i batterier och batterier.
nackdelar	Inte särskilt säkert på grund av den höga driftspänningen.	Det kan inte transporteras långa sträckor eftersom det har många förluster
tillämpningar	Inhemska och industriella: tvättmaskiner, kylskåp, tillverkningsanläggningar.	Bärbar elektronisk utrustning: smartphones, bärbara datorer, radio, ficklampor, klockor.

Växelström

Det är inte möjligt att prata om växelström utan att nämna Nikola Tesla (1846-1943), ingenjör av serbokroatiskt ursprung som uppfann och främjade det. Han var den som genererade mest patent för dess tillämpningar, transport och användningsområden.

Alla dessa patent tilldelades det amerikanska företaget Westinghouse Electric Co av dess skapare för att få nödvändig finansiering för sina experiment och projekt.

De första testerna i växelström gjordes av en av de viktigaste elpionjärerna: Michael Faraday (1791-1867), som upptäckte elektromagnetisk induktion och byggde den första växelströmsgeneratorn.

Överföringen av växelström är mycket effektivare. Källa: Pixabay.

En av de första praktiska användningarna 1855 var elektroterapi med växelström för att aktivera muskelkontraktion. För denna typ av behandling var växelström mycket överlägsen likström.

Senare 1876 uppfann den ryska ingenjören Pavel Yáblochkov ett belysningssystem baserat på ljusbåglampor och växelströmsgeneratorer. År 1883 hade det österrikiska-ungerska företaget Ganz Works redan installerat cirka femtio växlande strömbelysningssystem.

Teslas uppfinningar

Bland de viktigaste bidragen från Nicola Tesla för utveckling och användning av växelström är uppfinningen av den elektriska motorn som arbetar med växelström utan att behöva konverteras till likström.

Nikola Tesla uppfann också trefasströmmen för att få ut mesta möjliga av energin i produktionen och infrastrukturen för eltransport. Idag används detta system fortfarande.

Transformator

Det andra stora bidraget i utvecklingen av växelström var uppfinningen av transformatorn. Denna enhet gör det möjligt att höja spänningen för transport på lång väg och spänningen sänks för säkrare användning i hem och industri.

Definitivt gjorde denna uppfinning växelström till ett bättre alternativ som en elektrisk kraftfördelningsmetod än likströmmetoden.

Föregångaren till den moderna transformatorn var en järnkärnanordning som kallas en "sekundär generator", som ställdes ut i London 1882 och senare i Turin, där den användes för elektrisk belysning.

Den första stängda järnkärntransformatorn, som vi känner den idag, presenterades av två ungerska ingenjörer från Ganz-företaget i Budapest. Patenten köptes av Westinghouse Electric Co.

Transformatorens grundläggande egenskap

Den grundläggande egenskap hos transformatorn är att kvoten mellan utspänningen i den sekundära V _S och ingångsspänningen i primär V _P är lika med kvoten mellan antalet varv i sekundärlindningen V ₂ delat med antalet varv hos primärlindning nr ₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Genom att helt enkelt välja lämpligt varvförhållande mellan transformatorns primära och sekundära kan den korrekta utspänningen uppnås exakt och utan märkbar förlust av effekt.

Transformator schematisk. Källa: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Det första kommersiella elektriska distributionssystemet som använde transformatorer invigdes i delstaten Massachusetts, USA, 1886.

Men Europa höll på med den elektriska utvecklingen, eftersom under samma år en transmissionslinje baserad på den nyligen uppfunna transformatorn installerades i Cerchi, Italien, som överförde växelström över ett avstånd av 30 km vid en effektiv spänning på 2000 volt. .

Transformatorn var inte bara en revolution inom området kraftöverföring. Även inom fordonsindustrin när det användes av Ford Motor Company i tändspolsystemet för Ford Model T tändstift.

Likström

Likström producerades 1800 genom uppfinningen av den voltaiska högen, så kallad eftersom dess uppfinnare var den italienska fysikern Alessandro Volta, som bodde mellan 1745 och 1827.

Även om strömmens ursprung inte var väl förstått, identifierade den franska fysikern André Marie Ampere (1775-1836) två polariteter i voltceller och antog att den elektriska strömmen flödade från den positiva till den negativa polen.

Idag används denna konvention fortfarande, även om det är känt att bärarna av elektrisk laddning är elektronerna som går tvärtom, från den negativa terminalen till den positiva terminalen.

Bild 4. Likström lagras bekvämt och bekvämt i batterier. (Pixabay)

Den franska uppfinnaren Hippolyte Pixii (1808–1835) byggde en generator bestående av en slinga eller trådslinga som roterade runt en magnet och noterade att varje halvvarv vred det nuvarande flödet.

På förslag från Ampere tilllade uppfinnaren en kommutator och därmed skapades den första dynamo eller likströmgenerator.

När det gäller elektriska belysningssystem användes mellan 1870 och 1880 elektriska ljusbåglampor som krävde högspänning, antingen likström eller likström.

Som känt är högspänning mycket osäker att använda i hem. I den meningen gjorde den amerikanska uppfinnaren Thomas Alva Edison (1847-1931) användningen av elektricitet för belysningsändamål säkrare och mer kommersiell. Edison perfektionerade glödlampan 1880 och gjorde den lönsam.

Kriget av strömmarna: AC vs DC

Precis som Nikola Tesla var promotor för växelström, var Thomas Alva Edison promotor av likström eftersom han ansåg det som säkrare.

Även för att avskräcka användningen av växelström för kommersiella ändamål uppfann Edison växelströmens elektriska stol, så att allmänheten skulle förstå sin fara för människolivet.

Ursprungligen arbetade Nikola Tesla på elföretaget Edison Electric och gav olika bidrag för att förbättra likströmsgeneratorer.

Bild 5. Från höger till vänster Henry Ford, Thomas Edison, USA: s president Warren G. Harding, och Harvey S. Firestone, 1921, via Wikimedia Commons.

Men eftersom Tesla var övertygad om fördelarna med att växla ström från synvinkeln för transport och distribution, tog det inte lång tid för skillnaderna med Edison att få dessa två starka personligheter i konflikt. Således började strömmarnas krig: AC vs. DC.

Fördelarna med växelströmöverföring och de första interurbana växelströmsdistributionssystemen 1891 föranledde Edison, som envist fortsatte att förespråka för likström, att förlora ordförandeskapet och ledningen för det företag som han grundade, som passerade att kallas General Electric-företaget.

Nikola Tesla vann inte heller detta krig, för så småningom blev George Westinghouse och aktieägarna i hans företag miljonärer. Tesla, som blev besatt av idén att överföra elektrisk kraft över långa avstånd utan ledningar, hamnade dålig och glömd.

Högspänning likström

Idén att använda likström för distans av elektrisk kraft har inte kasserats helt, eftersom sådana system utvecklades på 1950-talet.

Idag använder världens längsta ubåtkabel för transport av elektrisk energi, NorNed-kabeln, som förbinder Norge med Nederländerna, likström på 450 tusen volt.

Bild 6. NorNeds ubåtkabelns väg mellan Nederländerna och Norge, som leder likström genom Nordsjön. Källa: Wikimedia Commons.Michiel1972

Användningen av växelström för underkablar är inte lämplig eftersom havsvatten är en utmärkt elektrisk ledare och en växelströms undervattenskabel inducerar virvelströmmar i saltvatten. Detta skulle orsaka stora förluster av den elektriska energin som vill överföras.

Högspänningens likström används också idag för att driva elektriska tåg med hjälp av skenor.

referenser

1. Agarwal, T. (2015). ProCus. Hämtad från Vad är skillnaden mellan AC och DC-strömmar: elprocus.com
2. (2017). Diffen. Erhölls från AC vs. DC (växelström kontra likström): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Skolteknik. Hämtad från Vad är skillnaden mellan AC och DC?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19 januari 2015). Quora. Hämtad från Vad är skillnaden mellan AC och DC strömmar?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Erhölls från växelström (AC) vs. Likström (DC): learning.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Växelström. Återställd från: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Återställd från: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NorNed-kabel. Återställd från: es. wikipedia.com