ROZDIELY MEDZI STRIEDAVÝM A JEDNOSMERNÝM PRÚDOM? - VEDA

Rozdiel medzi striedavý aj jednosmerný prúd je v podstate v tom, ako elektróny sa pohybujú vo vedení, ktoré ho nesú. V striedavom prúde je to kmitavý pohyb, zatiaľ čo v jednosmernom prúde elektróny prúdia iba jedným smerom: od záporného po kladný pól.

Existujú však ďalšie rozdiely, počnúc generáciou až po efektívnosť pri používaní, bezpečnosť a dopravu. Každý má svoje výhody a nevýhody, takže použitie jedného alebo druhého závisí od aplikácie.

	Striedavý prúd	Priamy prúd
Smer prúdu	Obojsmerné (oscilujúce)	Jednosmerný (jednotný)
zdroj	alternátory	Batérie, batérie, dynamá
Zdroje elektromotorickej sily (emf)	Kmitajúce alebo rotujúce vodiče alebo vodiče v prítomnosti magnetického poľa.	Elektrochemické reakcie vo vnútri článkov a batérií. Spínané alebo rektifikované generátory striedavého prúdu s diódami
Prevádzková frekvencia	V domácich a priemyselných zásuvkách 50 Hz alebo 60 Hz	0 Hz
Prevádzkové napätie	110 V alebo 220 V	1,5; 9V; 12 V alebo 24 V
Prenosové napätie na veľké vzdialenosti	Až 380 000 voltov	Nemožno ho prepravovať na veľké vzdialenosti, pretože má veľa strát
Ampéry cirkulujúce v motore 1 Hp	Jednofázový 110 V 60 Hz: 16 ampérov	Pri 12 voltoch DC: 100 ampérov
Maximálny prúd na Joule spotreby	110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J	12V: 0,08 A / J 9 V: 0,1 A / J
Pasívne prvky v obvodoch	impedancia: -Resistive -Capacitive -Inductive	skupiny odporu
výhoda	Len málo strát pri preprave.	Je to bezpečné, pretože je nízke napätie. Skladovateľné v batériách a batériách.
nevýhody	Nie je príliš bezpečné z dôvodu vysokého prevádzkového napätia.	Nemožno ho prepravovať na veľké vzdialenosti, pretože má veľa strát
aplikácia	Domáce a priemyselné: práčky, chladničky, výrobné závody.	Prenosné elektronické vybavenie: smartfóny, notebooky, rádiá, baterky, hodinky.

Striedavý prúd

Nie je možné hovoriť o striedavom prúde bez toho, aby sme spomenuli Nikola Teslu (1846-1943), inžiniera srbsko-chorvátskeho pôvodu, ktorý ho vynašiel a propagoval. Bol tým, ktorý vytvoril najviac patentov na svoje aplikácie, prepravu a použitie.

Všetky tieto patenty boli pridelené americkej spoločnosti Westinghouse Electric Co od jej tvorcu, aby získala potrebné financovanie pre svoje experimenty a projekty.

Prvé testy na striedavý prúd vykonal jeden z hlavných priekopníkov elektrickej energie: Michael Faraday (1791-1867), ktorý objavil elektromagnetickú indukciu a postavil prvý generátor striedavého prúdu.

Prenos striedavého prúdu je omnoho efektívnejší. Zdroj: Pixabay.

Jedným z jeho prvých praktických použití v roku 1855 bola elektroterapia so striedavým prúdom na aktiváciu svalovej kontrakcie. Pri tomto type liečby bol striedavý prúd oveľa lepší ako jednosmerný prúd.

Neskôr v roku 1876 ruský inžinier Pavel Yáblochkov vynašiel svetelný systém založený na elektrických oblúkových lampách a generátoroch striedavého prúdu. Do roku 1883 už rakúsko-uhorská spoločnosť Ganz Works nainštalovala okolo päťdesiat systémov striedavého prúdu.

Teslove vynálezy

Jedným z hlavných prínosov Nicoly Tesly pre vývoj a použitie striedavého prúdu je vynález elektrického motora, ktorý pracuje so striedavým prúdom, bez toho, aby bolo potrebné ho prevádzať na jednosmerný prúd.

Nikola Tesla tiež vynašiel trojfázový prúd, aby využil energiu pri výrobe a infraštruktúru pri preprave elektriny. Tento systém sa dnes stále používa.

transformátor

Ďalším veľkým prínosom pri vývoji striedavého prúdu bol vynález transformátora. Toto zariadenie umožňuje zvýšenie napätia pre prepravu na veľké vzdialenosti a zníženie napätia pre bezpečnejšie použitie v domácnostiach a priemysle.

Tento vynález jednoznačne urobil alternatívny prúd lepšou alternatívou ako spôsob distribúcie elektrickej energie ako spôsob jednosmerného prúdu.

Predchodcom moderného transformátora bolo železné jadrové zariadenie nazývané „sekundárny generátor“, vystavené v Londýne v roku 1882 a neskôr v Turíne, kde sa používalo na elektrické osvetlenie.

Prvý uzavretý transformátor so železným jadrom, ako ho poznáme dnes, predstavili dvaja maďarskí inžinieri zo spoločnosti Ganz v Budapešti. Patenty kúpila spoločnosť Westinghouse Electric Co.

Základná charakteristika transformátora

Základná charakteristika transformátora je to, že kvocient medzi výstupným napätím v sekundárnej V. _S a vstupné napätie v primárnom V _P sa rovná kvociente medzi počtom závitov sekundárneho vinutia V, _2, delený počtom závitov primárne vinutie č. ₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Jednoduchým výberom vhodného pomeru otáčok medzi primárnym a sekundárnym transformátorom je možné správne a správne výstupné napätie dosiahnuť bez značnej straty energie.

Schéma transformátora. Zdroj: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Prvý komerčný elektrický distribučný systém využívajúci transformátory bol otvorený v štáte Massachusetts v Spojených štátoch v roku 1886.

Európa však držala krok s elektrickým rozvojom, pretože v tom istom roku bola v talianskom Cerchi nainštalovaná prenosová linka založená na novo vynájdenom transformátore, ktorý prenášal striedavý prúd na vzdialenosť 30 km pri účinnom napätí 2000 voltov. ,

Transformátor nebol iba revolúciou v oblasti prenosu elektrickej energie. Aj v automobilovom priemysle, keď ho použila spoločnosť Ford Motor Company v zapaľovacej cievke zapaľovacích sviečok Ford Model T.

Priamy prúd

Jednosmerný prúd bol vyrobený v roku 1800 vynálezom sopečnej hromady, ktorá bola pomenovaná, pretože jej vynálezcom bol taliansky fyzik Alessandro Volta, ktorý žil v rokoch 1745 až 1827.

Aj keď pôvod prúdu nebol dobre známy, francúzsky fyzik André Marie Ampere (1775-1836) identifikoval dve polarity v sopečných článkoch a predpokladal, že elektrický prúd tečie z pozitívneho k negatívnemu pólu.

V súčasnosti sa táto konvencia stále používa, aj keď je známe, že nosičmi elektrického náboja sú elektróny, ktoré idú práve opačne, od záporného k kladnému terminálu.

Obrázok 4. Jednosmerný prúd sa pohodlne a pohodlne ukladá do batérií. (Pixabay)

Francúzsky vynálezca Hippolyte Pixii (1808 - 1835) postavil generátor pozostávajúci zo slučky alebo slučky z drôtu, ktorá sa otáčala okolo magnetu, pričom si uvedomuje, že každá polovica otáčok sa obrátila.

Na návrh Ampéra vynálezca pridal komutátor, a tak sa vytvoril prvý dynamo alebo jednosmerný generátor.

Pokiaľ ide o elektrické osvetľovacie systémy, používali sa elektrické oblúkové žiarovky 1870 až 1880, ktoré vyžadovali vysoké napätie, jednosmerný alebo jednosmerný prúd.

Ako je známe, vysoké napätie je veľmi nebezpečné na použitie v domácnostiach. V tomto zmysle urobil americký vynálezca Thomas Alva Edison (1847-1931) využitie elektriny na účely osvetlenia bezpečnejšie a komerčnejšie. Edison zdokonalil žiarovku v roku 1880 a urobil ju ziskovou.

Vojna prúdov: AC vs DC

Rovnako ako Nikola Tesla bol propagátorom striedavého prúdu, Thomas Alva Edison bol propagátorom jednosmerného prúdu, pretože to považoval za bezpečnejšie.

Aj s cieľom odradiť od využívania striedavého prúdu na komerčné účely Edison vynašiel elektrické kreslo na striedavý prúd, aby verejnosť pochopila jeho nebezpečenstvo pre ľudský život.

Nikola Tesla spočiatku pracoval v energetickej spoločnosti Edison Electric a rôzne prispel k zlepšeniu generátorov jednosmerného prúdu.

Obrázok 5. Zprava doľava Henry Ford, Thomas Edison, prezident Spojených štátov Warren G. Harding a Harvey S. Firestone, 1921, prostredníctvom Wikimedia Commons.

Ale pretože Tesla bol presvedčený o výhodách striedavého prúdu z hľadiska jeho prepravy a distribúcie, netrvalo dlho, kým rozdiely s Edisonom priviedli tieto dve silné osobnosti do konfliktu. Tak začala vojna prúdov: AC vs. DC.

Výhody prenosu striedavého prúdu a prvých medzimestských rozvodných sústav striedavého prúdu v roku 1891 spôsobili, že Edison, ktorý tvrdohlavo pokračoval v obhajobe jednosmerného prúdu, stratil predsedníctvo a smerovanie spoločnosti, ktorú založil, ktorá prešla. nazvať spoločnosť General Electric.

Nikola Tesla túto vojnu nevyhral, pretože nakoniec sa George Westinghouse a akcionári jeho spoločnosti stali milionármi. Tesla, ktorý bol posadnutý myšlienkou prenosu elektrickej energie na veľké vzdialenosti bez drôtov, skončil chudobným a zabudol.

Vysokonapäťový jednosmerný prúd

Myšlienka použitia jednosmerného prúdu na diaľkovú distribúciu elektrickej energie nebola úplne vylúčená, pretože takéto systémy boli vyvinuté v 50. rokoch 20. storočia.

Najdlhší podmorský kábel na svete na prepravu elektrickej energie, kábel NorNed, ktorý spája Nórsko s Holandskom, dnes využíva jednosmerný prúd 450 000 voltov.

Obrázok 6. Trasa podmorského kábla NorNed medzi Holandskom a Nórskom, ktorý vedie jednosmerný prúd cez Severné more. Zdroj: Wikimedia Commons.Michiel1972

Použitie striedavého prúdu pre podmorské káble nie je vhodné, pretože morská voda je vynikajúcim vodičom elektriny a podmorský kábel striedavého prúdu indukuje vírivé prúdy v slanej vode. To by spôsobilo veľké straty elektrickej energie, ktorá sa chce preniesť.

Vysokonapäťový jednosmerný prúd sa dnes používa aj na pohon elektrických vlakov pomocou koľajníc.

Referencie

Agarwal, T. (2015). ProCus. Zdroj: Aký je rozdiel medzi prúdmi AC a DC: elprocus.com
(2017). Diffen. Získané od AC vs. DC (striedavý prúd vs. jednosmerný prúd): diffen.com
Earley, E. (2017). Školské inžinierstvo. Zdroj: Aký je rozdiel medzi AC a DC?: Engineering.mit.edu
Khatri, I. (19. januára 2015). Quora. Zdroj: Aký je rozdiel medzi striedavými a jednosmernými prúdmi?: Quora.com
(2017). SparkFun Electronics. Získané zo striedavého prúdu (AC) vs. Jednosmerný prúd (DC): learn.sparkfun.com.
Wikipedia. Striedavý prúd. Obnovené z: es.wikipedia.com
Wikipedia. DC. Získané z: es. wikipedia.com
Wikipedia. Kábel NorNed. Získané z: es. wikipedia.com

ROZDIELY MEDZI STRIEDAVÝM A JEDNOSMERNÝM PRÚDOM? - VEDA - 2026