Skillnader mellan växelström och likström

De skillnad mellan växelström och likström det är i grunden det sätt på vilket elektroner rör sig i kablarna som leder den. I växelström är det en oscillerande rörelse, medan i likström flyter elektronerna i endast en riktning: från den negativa till den positiva polen..

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 den ena eller den andra beror på applikationen.

Växelström

Det är inte möjligt att prata om växelström utan att nämna Nikola Tesla (1846-1943), ingenjören av serbokroatiskt ursprung som uppfann och främjade den. Han var den som genererade flest patent för dess applikationer, 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 pionjärerna inom el: Michael Faraday (1791-1867), som upptäckte elektromagnetisk induktion och byggde den första växelströmsgeneratorn.. 

En av dess första praktiska användningar 1855 var elektroterapi med växelström för aktivering av muskelsammandragning. För denna typ av behandling var växelström mycket bättre än likström..

Senare 1876 uppfann den ryska ingenjören Pavel Yáblochkov ett belysningssystem baserat på ljusbågslampor och växelströmsgeneratorer. Vid 1883 det österrikiska-ungerska företaget Ganz fungerar hade redan installerat ett femtio växelströmsbelysningssystem.

Teslas uppfinningar

Bland Nicola Teslas främsta bidrag för utveckling och användning av växelström är uppfinningen av den elektriska motorn som arbetar med växelström, utan att behöva omvandlas till likström.

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

Transformator

Det andra stora bidraget i utvecklingen av växelström var transformatorn. Denna enhet gör att spänningen kan höjas för långväga transporter och att spänningen sänks för säkrare användning i hem och industri..

Definitivt gjorde denna uppfinning växelström till ett bättre alternativ som en metod för elektrisk kraftfördelning än likströmsmetoden..

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

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

Transformator grundläggande egenskaper

Det grundläggande kännetecknet för transformatorn är att kvoten mellan utspänningen på sekundär V_S och ingångsspänningen på den primära V_P är lika med kvoten mellan antalet varv för sekundärlindningen V._två dividerat med antalet varv av primärlindningen N₁:

V_S / V_P = N_två / N₁

Genom att helt enkelt välja lämpligt varvförhållande mellan transformatorns primära och sekundära, kan rätt utgångsspänning uppnås exakt och utan märkbar effektförlust..

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

Men Europa höll jämna steg med den elektriska utvecklingen, eftersom samma år installerades en överföringsledning baserad på den nyligen uppfunna transformatorn i Cerchi, Italien, som sände växelström över ett avstånd på 30 km med en effektiv spänning på 2000 volt..

Transformatorn var inte bara en revolution inom elkraftöverföringen. Även inom fordonsindustrin när Ford Motor Company användes i tändspolningssystemet på Ford Model T-tändstift..

Likström

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

Även om strömens ursprung inte förstods väl identifierade den franska fysikern André Marie Ampere (1775-1836) två polariteter i de voltaiska cellerna och antog att den elektriska strömmen flödade från den positiva polen 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..

Den franska uppfinnaren Hippolyte Pixii (1808-1835) byggde en generator bestående av en slinga eller trådslinga som roterade runt en magnet, och noterade att varvtalet var omvänd.

På förslag från Ampere lade uppfinnaren till en kommutator och därmed skapades den första dynamo- eller likströmsgeneratorn..

När det gäller elektriska belysningssystem användes mellan 1870 och 1880 ljusbågslampor 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 kommersiellt. Edison perfektionerade glödlampan 1880 och gjorde den lönsam.

Strömmarnas krig: AC vs DC

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

Även för att avskräcka användningen av växelström för kommersiella ändamål uppfann Edison växelströmstolen, så att allmänheten skulle förstå dess fara för människolivet.

Nikola Tesla arbetade initialt på Edison Electric och gjorde olika bidrag för att förbättra likströmsgeneratorer..

Men eftersom Tesla var övertygad om fördelarna med växelström med tanke på dess transport och distribution tog det inte lång tid innan skillnaderna med Edison förde dessa två starka personligheter i konflikt. Således började strömmarnas krig: AC vs. DC.

Fördelarna med växelströmsöverföring och de första distribueringssystemen för växelström mellan 1891 fick Edison, som envist fortsatte att förespråka likström, att förlora ordförandeskapet och ledningen för det företag som han grundade, som gick över till att kallas General Electric-företaget. 

Nikola Tesla vann inte heller detta krig, för så småningom blev George Westinghouse och hans företags aktieägare miljonärer. Tesla, som blev besatt av idén att överföra elektrisk kraft över långa avstånd utan ledningar, hamnade dåligt och glömt.

Högspänning likström

Idén om att använda likström för fjärrströmfördelning har inte förkastats helt, eftersom sådana system utvecklades på 1950-talet..

Idag använder den längsta sjökabeln i världen för transport av elektrisk energi, NorNed-kabeln, som förbinder Norge med Nederländerna, likström på 450 tusen volt..

Användningen av växelström för sjökablar är inte lämplig eftersom havsvatten är en utmärkt ledare för el och en växelströmssjökabel inducerar virvelströmmar i saltvatten. Detta skulle orsaka stora förluster av den elektriska energi som vill överföras.

.