- Izmenični tok
- Teslini izumi
- Transformator
- Temeljna značilnost transformatorja
- Enosmerni tok
- Vojna struj: AC proti DC
- Visokonapetostni enosmerni tok
- Reference
Razlika med izmenični in enosmerni tok je v bistvu na način elektroni gibljejo v žice, ki se s tem ukvarjajo. V izmeničnem toku je nihajno gibanje, medtem ko v enosmernem toku elektroni tečejo le v eni smeri: od negativnega do pozitivnega pola.
Razlik pa je več, od generacije do učinkovitosti uporabe, varnosti in prevoza. Vsak ima svoje prednosti in slabosti, zato je uporaba enega ali drugega odvisna od uporabe.
| Izmenični tok | Enosmerni tok | |
|---|---|---|
| Smer toka | Dvosmerna (nihajna) | Enosmerna (enotna) |
| Vir | Alternatorji | Baterije, baterije, dinamo |
| Viri elektromotorne sile (emf) | Nihajni ali vrteči se vodniki ali vodniki ob prisotnosti magnetnega polja. | Elektrokemijske reakcije v celicah in baterijah. Stikalni ali popravljeni izmenični generatorji z diodami |
| Delovna frekvenca | V domačih in industrijskih prodajalnah 50Hz ali 60HZ | 0 Hz |
| Obratovalna napetost | 110 V ali 220 V | 1,5 V; 9V; 12V ali 24V |
| Oddajna napetost na dolge razdalje | Do 380.000 voltov | Ni ga mogoče prevažati na velike razdalje, ker ima veliko izgub |
| Ojačevalniki, ki krožijo v 1 Hp motorju | Enofazna 110 V 60Hz: 16 amperov | Pri 12 voltih DC: 100 amperov |
| Največji tok na Joul porabe | 110V: 0,01 A / J 220V: 0,005 A / J | 12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J |
| Pasivni elementi v vezjih | Impedance: -Sporno -Zmogljiv -Iduktivno | -Odpornost |
| Prednost | Nekaj izgub pri prevozu. | Varno je, ker je nizka napetost. Shranjevanje v baterijah in baterijah. |
| Slabosti | Ni zelo varna zaradi visoke delovne napetosti. | Ni ga mogoče prevažati na velike razdalje, ker ima veliko izgub |
| Prijave | Domači in industrijski: pralni stroji, hladilniki, proizvodni obrati. | Prenosna elektronska oprema: pametni telefoni, prenosni računalniki, radijski sprejemniki, svetilke, ure. |
Izmenični tok
O izmeničnem toku ni mogoče govoriti, če ne omenjamo Nikole Tesle (1846–1943), inženirja srbohrvaškega izvora, ki ga je izumil in promoviral. Bil je tisti, ki je ustvaril največ patentov za njegove aplikacije, prevoz in uporabo.
Vse te patente je njen ustanovitelj dodelil ameriškemu podjetju Westinghouse Electric Co, da bi pridobil potrebno financiranje za svoje poskuse in projekte.
Prve teste na izmenični tok je opravil eden glavnih pionirjev električne energije: Michael Faraday (1791-1867), ki je odkril elektromagnetno indukcijo in vgradil prvi generator z izmeničnim tokom.
Prenos izmeničnega toka je veliko bolj učinkovit. Vir: Pixabay.
Ena njegovih prvih praktičnih uporab leta 1855 je bila elektroterapija z izmeničnim tokom, da se aktivira krčenje mišic. Pri tej vrsti zdravljenja je bil izmenični tok veliko boljši od enosmernega toka.
Kasneje leta 1876 je ruski inženir Pavel Yáblochkov izumil sistem razsvetljave, ki temelji na električnih obločnih žarnicah in generatorjih z izmeničnim tokom. Do leta 1883 je avstro-ogrsko podjetje Ganz Works že postavilo okoli petdeset sistemov razsvetljave z izmeničnim tokom.
Teslini izumi
Med glavnimi prispevki Nicole Tesle za razvoj in uporabo izmeničnega toka je izum elektromotorja, ki deluje z izmeničnim tokom, ne da bi ga bilo treba pretvoriti v enosmerni tok.
Nikola Tesla je izumil tudi trifazni tok, da kar najbolje izkoristi energijo v proizvodnji in infrastrukturo pri transportu električne energije. Danes se ta sistem še vedno uporablja.
Transformator
Drugi velik prispevek k razvoju izmeničnega toka je bil izum transformatorja. Ta naprava omogoča dvig napetosti za prevoz na dolge razdalje in znižanje napetosti za varnejšo uporabo v domovih in industriji.
Definitivno je ta izum naredil izmenični tok boljšo alternativo kot metodo distribucije električne energije kot metoda enosmernega toka.
Predhodnik sodobnega transformatorja je bila naprava z železnim jedrom, imenovana "sekundarni generator", razstavljena v Londonu leta 1882 in kasneje v Torinu, kjer so jo uporabljali za električno razsvetljavo.
Prvi zaprti transformator iz železnega jedra, kot ga poznamo danes, sta predstavila dva madžarska inženirja iz podjetja Ganz iz Budimpešte. Patente je kupila družba Westinghouse Electric Co.
Temeljna značilnost transformatorja
Temeljna značilnost transformatorja je, da je količnik med izhodno napetostjo v sekundarnem V S in vhodno napetostjo v primarnem V P enak količniku med številom obratov sekundarnega navitja V 2, deljeno s številom obratov primarno navijanje št. 1 :
V S / V P = N 2 / N 1
Z enostavno izbiro ustreznega razmerja vrtljajev med primarnim in sekundarnim transformatorjem lahko dosežemo pravilno izhodno napetost natančno in brez občutne izgube moči.
Shema transformatorjev. Vir: Wikimedia Commons. KundaliniZero
Prvi komercialni distribucijski sistem, ki je uporabljal transformatorje, je bil ustanovljen v zvezni državi Massachusetts v Združenih državah Amerike leta 1886.
Toda Evropa je sledila električnemu razvoju, saj je bilo istega leta v Cerchiju v Italiji nameščen daljnovod na osnovi novo izumljenega transformatorja, ki je prenašal izmenični tok na razdalji 30 km z efektivno napetostjo 2000 voltov. .
Transformator ni bil samo revolucija na področju prenosa električne energije. Tudi na področju avtomobilske industrije, ko ga je družba Ford Motor Company uporabljala v sistemu vžigalnih tuljav svečk Ford Model T.
Enosmerni tok
Neposredni tok je bil izdelan leta 1800 z izumom voltaičnega kupa, imenovanega zato, ker je bil njegov izumitelj italijanski fizik Alessandro Volta, ki je živel med letoma 1745 in 1827.
Čeprav izvor toka ni bil dobro razumljen, je francoski fizik André Marie Ampere (1775-1836) določil dve polarnosti v voltaičnih celicah in domneval, da električni tok teče iz pozitivnega v negativni pol.
Danes se ta konvencija še vedno uporablja, čeprav je znano, da so nosilci električnega naboja elektroni, ki gredo ravno nasprotno, od negativnega terminala do pozitivnega terminala.
Slika 4. Enosmerni tok je priročno in priročno shranjen v baterijah. (pixabay)
Francoski izumitelj Hippolyte Pixii (1808–1835) je zgradil generator, sestavljen iz zanke ali zanke žice, ki se je vrtela okoli magneta, pri čemer je zaznala, da je vsaka polovica obratov toka obrnjena.
Na predlog Ampere je izumitelj dodal komutator in tako je nastal prvi dinamo ali generator enosmernega toka.
Kar zadeva sisteme električne razsvetljave, so bile med letoma 1870 in 1880 uporabljene električne obločne svetilke, ki so zahtevale visoko napetost, bodisi neposredni bodisi enosmerni tok.
Kot je znano, je visoka napetost zelo nevarna za uporabo v domovih. Ameriški izumitelj Thomas Alva Edison (1847–1931) je v tem smislu uporabo električne energije za razsvetljavo naredil varnejšo in bolj komercialno. Edison je leta 1880 izpopolnil žarnico z žarilno nitko in jo naredil dobičkonosno.
Vojna struj: AC proti DC
Tako kot je bil Nikola Tesla promotor izmeničnega toka, tudi Thomas Alva Edison je bil promotor enosmernega toka, ker je menil, da je varnejši.
Tudi zato, da bi odvrnil uporabo izmeničnega toka v komercialne namene, je Edison izumil električni stol z izmeničnim tokom, da bi javnost razumela njegovo nevarnost za človeško življenje.
Sprva je Nikola Tesla delal v elektroenergetskem podjetju Edison Electric in prispeval različne prispevke za izboljšanje generatorjev z enosmernim tokom.
Slika 5. Z desne proti levi Henry Ford, Thomas Edison, predsednik ZDA Warren G. Harding in Harvey S. Firestone iz leta 1921 prek Wikimedia Commons.
Ker pa je bil Tesla prepričan o prednostih izmeničnega toka z vidika njegovega prevoza in distribucije, ni trajalo dolgo, da razlike z Edisonom privedejo v konflikt teh dveh močnih osebnosti. Tako se je začela vojna tokov: AC vs. DC.
Prednosti prenosa izmeničnega toka in prvi medmestni razdelilni izmenjevalni tok leta 1891 so povzročili, da je Edison, ki se je trmasto še naprej zavzemal za enosmerni tok, izgubil predsedstvo in usmeritev podjetja, ki ga je ustanovil, ki je prešlo imenovati podjetje General Electric.
Tudi Nikola Tesla ni zmagal v tej vojni, ker so na koncu George Westinghouse in delničarji njegovega podjetja postali milijonarji. Tesla, ki se je obsedel z idejo o prenosu električne energije na dolge razdalje brez žic, je na koncu ostal slab in pozabljen.
Visokonapetostni enosmerni tok
Ideja o uporabi enosmernega toka za distribucijo električne energije na dolge razdalje ni v celoti zavržena, saj so bili takšni sistemi razviti v petdesetih letih prejšnjega stoletja.
Danes najdaljši podmorski kabel na svetu za prevoz električne energije, kabel NorNed, ki povezuje Norveško z Nizozemsko, uporablja enosmerni tok 450 tisoč voltov.
Slika 6. Pot podmorskega kabla NorNed med Nizozemsko in Norveško, ki vodi neposredni tok skozi Severno morje. Vir: Wikimedia Commons.Michiel1972
Uporaba izmeničnega toka za podmorniške kable ni primerna, saj je morska voda odličen prevodnik električne energije, podmorniški kabel z izmeničnim tokom pa povzroča vrtinčenje v slani vodi. To bi povzročilo velike izgube električne energije, ki se želi prenašati.
Visokonapetostni enosmerni tok se danes uporablja tudi za napajanje električnih vlakov s pomočjo tirnic.
Reference
- Agarwal, T. (2015). ProCus. Pridobljeno iz Razlike med izmeničnimi in enosmernimi tokovi: elprocus.com
- (2017). Diffen. Pridobljeno iz AC vs. DC (izmenični tok proti enosmernemu toku): diffen.com
- Earley, E. (2017). Šolski inženiring. Vzpostavljeno iz Kakšne razlike je med AC in DC?: Engineering.mit.edu
- Khatri, I. (19. januar 2015). Quora. Pridobljeno iz Kakšna je razlika med izmeničnim in enosmernim tokom?: Quora.com
- (2017). SparkFun Electronics. Pridobljeno iz izmeničnega toka (AC) vs. Neposredni tok (DC): learn.sparkfun.com.
- Wikipedija. Izmenični tok. Pridobljeno: es.wikipedia.com
- Wikipedija. DC. Pridobljeno: es. wikipedia.com
- Wikipedija. NorNed kabel. Pridobljeno: es. wikipedia.com