EROA VAIHTO- JA TASAVIRRAN VÄLILLÄ? - TIEDE - 2026

Ero vaihtojännite ja tasavirta on pohjimmiltaan tavalla elektronit liikkuvat johdot että kuljettaa se. Vaihtovirralla se on värähtelevää liikettä, kun taas tasavirralla elektronit virtaavat vain yhteen suuntaan: negatiivisesta positiiviseen napaan.

Mutta eroja on enemmän, sukupolvesta käytön, turvallisuuden ja kuljetuksen tehokkuuteen. Jokaisella on omat etunsa ja haittansa, joten yhden tai toisen käyttö riippuu sovelluksesta.

	Vaihtovirta	Tasavirta
Virran suunta	Kaksisuuntainen (värähtelevä)	Yksisuuntainen (yhtenäinen)
Lähde	vaihtovirtageneraattorit	Paristot, paristot, dynaamiset komponentit
Sähkömoottorivoiman lähteet (emf)	Oskilloivat tai pyörivät johtimet tai johtimet magneettikentän ollessa läsnä.	Sähkökemialliset reaktiot kennojen ja akkujen sisällä. Kytketyt tai tasasuunnatut vaihtovirtageneraattorit diodeilla
Toimintataajuus	Kotitalous- ja teollisuuspisteissä 50Hz tai 60Hz	0 Hz
Käyttöjännite	110 V tai 220 V	1.5V; 9V; 12 V tai 24 V
Pitkän matkan lähetysjännite	Jopa 380 000 volttia	Sitä ei voida kuljettaa pitkiä matkoja, koska sillä on paljon tappioita
Vahvistimet kiertävät 1 hevosvoiman moottorissa	Yksivaiheinen 110 V 60Hz: 16 ampeeria	12 voltin tasavirta: 100 ampeeria
Suurin virta kulutusjouleita kohti	110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J	12 V: 0,08 A / J 9 V: 0,1 A / J
Piirien passiiviset elementit	impedanssit: -Resistive -Capacitive -Induktiivinen	-Resistance
Etu	Harvat menetykset kuljetuksen aikana.	Se on turvallinen, koska se on matala jännite. Varastoitava paristoihin ja akkuihin.
haitat	Ei kovin turvallinen korkean käyttöjännitteen takia.	Sitä ei voida kuljettaa pitkiä matkoja, koska sillä on paljon tappioita
Sovellukset	Kotitalous ja teollisuus: pesukoneet, jääkaapit, tuotantolaitokset.	Kannettavat elektroniset laitteet: älypuhelimet, kannettavat tietokoneet, radiot, taskulamput, kellot.

Vaihtovirta

Vaihtovirtaa ei voida puhua mainitsematta Nikola Teslaa (1846–1943), serbokroatialaisen alkuperän insinööriä, joka keksi ja mainosti sitä. Hän tuotti eniten patentteja sen sovelluksille, kuljetuksille ja käytölle.

Kaikki nämä patentit luovuttivat amerikkalaiselle Westinghouse Electric Co -yritykselle kokeiluihin ja hankkeisiin tarvittavan rahoituksen saamiseksi.

Ensimmäisiä vaihtovirtatestejä teki yksi tärkeimmistä sähkön pioneereista: Michael Faraday (1791-1867), joka löysi sähkömagneettisen induktion ja rakensi ensimmäisen vaihtovirtageneraattorin.

Vaihtovirran siirto on paljon tehokkaampaa. Lähde: Pixabay.

Yksi sen ensimmäisistä käytännöllisistä käyttötarkoituksista vuonna 1855 oli vaihtovirtainen sähköterapia lihasten supistumisen aktivoimiseksi. Tämän tyyppisissä käsittelyissä vaihtovirta oli paljon parempi kuin tasavirta.

Myöhemmin vuonna 1876 venäläinen insinööri Pavel Yáblochkov keksi valaistusjärjestelmän, joka perustui sähkökaarilamppuihin ja vaihtovirtageneraattoreihin. Vuoteen 1883 asti itävaltalais-unkarilainen yritys Ganz Works oli jo asentanut noin viisikymmentä vaihtovirtavalaisinjärjestelmää.

Teslan keksinnöt

Nicola Teslan tärkeimmistä panoksista vaihtovirran kehittämiseen ja käyttöön kuuluu sähkömoottorin keksintö, joka toimii vaihtovirralla ilman tarvetta muuntaa tasavirtaksi.

Nikola Tesla keksi myös kolmivaihevirran hyödyntämään tuotannossa tarvittavaa energiaa ja sähkönsiirron infrastruktuuria. Nykyään tätä järjestelmää käytetään edelleen.

Muuntaja

Toinen suuri vaikutus vaihtovirran kehittämiseen oli muuntajan keksintö. Tämän laitteen avulla voidaan nostaa jännitettä kaukokuljetuksia varten ja alentaa jännitettä turvallisempaa käyttöä varten kotona ja teollisuudessa.

Ehdottomasti tämä keksintö teki vaihtovirrasta paremman vaihtoehdon sähkönjakelumenetelmänä kuin tasavirtamenetelmä.

Nykyaikaisen muuntajan edelläkävijä oli rautaydinlaite, nimeltään "toissijainen generaattori", joka oli esitelty Lontoossa vuonna 1882 ja myöhemmin Torinossa, missä sitä käytettiin sähkövalaistukseen.

Ensimmäisen suljetun rautaydinmuuntajan, sellaisena kuin sen tänään tiedämme, esittelivät kaksi unkarilaista insinööriä Budapestin Ganz-yrityksestä. Patentit osti Westinghouse Electric Co.

Muuntajan perusominaisuus

Muuntajan perusominaisuus on, että toissijaisen V _S: n lähtöjännitteen ja ensiö-V _{P: n} tulojännitteen välinen osamäärä on yhtä suuri kuin toisiokäämin V ₂ kierrosten lukumäärän jaettuna kertoimen kierrosten lukumäärällä. ensiökäämi nro ₁:

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Valitsemalla yksinkertaisesti sopiva kääntösuhde muuntajan primaarisen ja toissijaisen välillä, oikea lähtöjännite voidaan saavuttaa tarkasti ja ilman huomattavaa tehon menetystä.

Muuntaja kaavamainen. Lähde: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Ensimmäinen kaupallinen sähkönjakelujärjestelmä, joka käytti muuntajia, vihittiin käyttöön Massachusettsin osavaltiossa, Yhdysvalloissa, vuonna 1886.

Mutta Eurooppa jatkoi sähkön kehitystä, koska samana vuonna Cerchiin, Italiaan, asennettiin vasta keksittyyn muuntajaan perustuva voimajohto, joka välitti vaihtovirtaa 30 km: n etäisyydellä tehollisella 2000 voltin jännitteellä..

Muuntaja ei ollut vain vallankumous sähkönsiirron alalla. Myös autoteollisuuden alalla, kun Ford Motor Company käytti sitä Ford Model T -sytytystulppien sytytyspuolajärjestelmässä.

Tasavirta

Tasavirta tuotettiin vuonna 1800 keksinnöllä voltaattisesta kasasta, joka nimettiin siksi, että sen keksijä oli italialainen fyysikko Alessandro Volta, joka asui vuosina 1745 - 1827.

Vaikka virran alkuperää ei ollut ymmärretty hyvin, ranskalainen fyysikko André Marie Ampere (1775-1836) tunnisti kaksi voltaattisissa soluissa olevaa napaisuutta ja arvioi, että sähkövirta virtaa positiivisesta negatiiviseen napaan.

Nykyään tätä sopimusta käytetään edelleen, vaikka tiedetään, että sähkövarauksen kantajat ovat elektroneja, jotka kulkevat vastakkaisella puolella negatiivisesta päästä positiiviseen päätteeseen.

Kuva 4. Tasavirta on varastoitu kätevästi ja kätevästi paristoihin. (Pixabay)

Ranskalainen keksijä Hippolyte Pixii (1808–1835) rakensi generaattorin, joka koostui silmukasta tai johtosilmukasta, joka kiertyi magneettin ympäri, huomaten, että jokainen puoli kierrosta virran virtaus käännettiin.

Keksijä lisäsi Amperen ehdotuksesta kommutaattorin ja siten ensimmäinen dinamo- tai tasavirtageneraattori luotiin.

Sähkövalaisimissa käytettiin vuosina 1870 - 1880 sähkökaarilamppuja, jotka vaativat korkeaa jännitettä, joko suoraa tai tasavirtaa.

Kuten tiedetään, korkea jännite on erittäin vaarallinen käytettäväksi kodeissa. Tässä mielessä amerikkalainen keksijä Thomas Alva Edison (1847-1931) teki sähkön käytön valaistustarkoituksiin turvallisemmaksi ja kaupallisemmaksi. Edison paransi hehkulampun vuonna 1880 ja teki siitä kannattavan.

Virtauksien sota: AC vs DC

Aivan kuten Nikola Tesla oli vaihtovirtapromoottori, Thomas Alva Edison oli tasavirtapromoottori, koska hän piti sitä turvallisempana.

Edison keksi vaihtovirran käytön kaupallisiin tarkoituksiin estämään vaihtovirtaisen sähkötuolin, jotta kansalaiset ymmärtäisivät sen vaaran ihmishengelle.

Nikola Tesla työskenteli alun perin Edison Electric -yhtiössä ja teki erilaisia ​​panoksia tasavirtageneraattoreiden parantamiseksi.

Kuva 5. Oikealta vasemmalle Henry Ford, Thomas Edison, Yhdysvaltain presidentti Warren G. Harding ja Harvey S. Firestone, 1921, Wikimedia Commonsin kautta.

Mutta koska Tesla oli vakuuttunut vaihtovirran eduista sen kuljetuksen ja jakelun kannalta, ei kestänyt kauan, että Edisonin kanssa käydyt erot saattoivat nämä kaksi vahvaa persoonallisuutta konfliktiin. Näin alkoi virtajen sota: AC vs. DC.

Vaihtovirransiirron ja ensimmäisten kaupunkien välisten vaihtovirtajakelujärjestelmien edut vuonna 1891 saivat Edisonin, joka jatkoi itsepintaisesti tasavirta-puolustamista, menettämään perustaneensa yrityksen johtamisen ja johtamisen yhtiön johdolla. jota kutsutaan General Electric -yhtiöksi.

Nikola Tesla ei myöskään voittanut tätä sotaa, koska lopulta George Westinghousesta ja hänen yrityksen osakkeenomistajista tuli miljonäärejä. Tesla, joka tuli pakkomielle ajatuksesta siirtää sähköä pitkiä matkoja ilman johtoja, päätyi köyhäksi ja unohdettiin.

Suurjännite tasavirta

Ajatusta tasavirran käytöstä pitkän matkan sähkönjakelussa ei ole täysin hylätty, koska tällaiset järjestelmät kehitettiin 1950-luvulla.

Nykyään maailman pisin merenalainen kaapeli sähköenergian kuljetukseen, NorNed-kaapeli, joka yhdistää Norjan Alankomaihin, käyttää 450 tuhannen voltin tasavirtaa.

Kuva 6. NorNed-merikaapelin reitti Alankomaiden ja Norjan välillä, joka kuljettaa tasavirtaa Pohjanmeren läpi. Lähde: Wikimedia Commons.Michiel1972

Vaihtovirran käyttö merenalaisissa kaapeleissa ei sovellu, koska merivesi on erinomainen sähkönjohdin ja vaihtovirtainen merenalainen kaapeli indusoi pyörrevirtoja suolavedessä. Tämä aiheuttaisi suuria häviöitä siirrettävälle sähköenergialle.

Suurjännite tasavirtaa käytetään nykyään myös sähköjunien voimansiirtoon kiskojen avulla.

Viitteet

1. Agarwal, T. (2015). ProCus. Haettu osoitteesta Mikä ero on vaihtovirta- ja tasavirtavirroilla: elprocus.com
2. (2017). Diffen. Saatu AC vs. DC (vaihtovirta vs. tasavirta): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Koulutekniikka. Haettu osasta AC ja DC: n ero?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19. tammikuuta 2015). Quora. Haettu osoitteesta Mitä eroa on vaihtovirta- ja tasavirtavirroilla?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Saatu vaihtovirta (AC) vs. Tasavirta (DC): oppia.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Vaihtovirta. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Takaisin: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NorNed-kaapeli. Takaisin: es. wikipedia.com