ATŠĶIRĪBAS STARP MAIŅSTRĀVU UN LĪDZSTRĀVU? - ZINĀTNE - 2025

Atšķirība starp maiņstrāvu, gan ar līdzstrāvu , ir būtiski tādā veidā elektroni pārvietotos vadiem, kas ar to nodarbojas. Maiņstrāvā tā ir svārstīga kustība, savukārt līdzstrāvā elektroni plūst tikai vienā virzienā: no negatīvā uz pozitīvo polu.

Bet ir vairāk atšķirību, sākot no paaudzes līdz izmantošanas, drošības un transportēšanas efektivitātei. Katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi, tāpēc viena vai otra lietojums ir atkarīgs no pielietojuma.

	Maiņstrāva	Līdzstrāva
Strāvas virziens	Divvirzienu (svārstīgs)	Vienvirziena (vienveidīgs)
Avots	Ģeneratori	Baterijas, baterijas, dinamika
Elektromotora spēka avoti (emf)	Svārstīgi vai rotējoši vadītāji vai vadītāji magnētiskā lauka klātbūtnē.	Elektroķīmiskās reakcijas elementu un bateriju iekšpusē. Pārslēdzami vai rektificēti maiņstrāvas ģeneratori ar diodēm
Darba frekvence	Vietējās un rūpniecības vietās 50Hz vai 60Hz	0 Hz
Darba spriegums	110 V vai 220 V	1,5 V; 9V; 12 V vai 24 V
Tālu pārvades spriegums	Līdz 380 000 voltu	To nevar pārvadāt lielos attālumos, jo tam ir daudz zaudējumu
Ampēri cirkulē 1 Hp motorā	Vienfāzes 110 V 60 Hz: 16 ampēri	Pie 12 voltu līdzstrāvas: 100 ampēri
Maksimālā strāva vienā patēriņa džoulā	110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J	12 V: 0,08 A / J 9 V: 0,1 A / J
Pasīvie elementi ķēdēs	Pretestības: -Resistīvs -Kapacitīvs -Induktīvs	-Pretestība
Priekšrocība	Pārvietojot dažus zaudējumus.	Tas ir drošs, jo ir zemsprieguma. Uzglabājams baterijās un akumulatoros.
Trūkumi	Nav īpaši drošs augstā darba sprieguma dēļ.	To nevar pārvadāt lielos attālumos, jo tam ir daudz zaudējumu
Lietojumprogrammas	Mājsaimniecībai un rūpniecībai: veļas mašīnas, ledusskapji, ražotnes.	Pārnēsājams elektroniskais aprīkojums: viedtālruņi, klēpjdatori, radioaparāti, lukturīši, pulksteņi.

Maiņstrāva

Nav iespējams runāt par maiņstrāvu, neminot Nikola Tesla (1846–1943), serbu-horvātu izcelsmes inženieri, kurš to izgudroja un reklamēja. Viņš bija tas, kurš radīja visvairāk patentu tā lietojumiem, transportēšanai un izmantošanai.

Visus šos patentus tā izveidotājs piešķīra amerikāņu uzņēmumam Westinghouse Electric Co, lai iegūtu nepieciešamo finansējumu tā eksperimentiem un projektiem.

Pirmos maiņstrāvas testus veica viens no galvenajiem elektroenerģijas pionieriem Maikls Faraday (1791-1867), kurš atklāja elektromagnētisko indukciju un uzbūvēja pirmo maiņstrāvas ģeneratoru.

Maiņstrāvas pārvade ir daudz efektīvāka. Avots: Pixabay.

Viens no pirmajiem praktiskajiem lietojumiem 1855. gadā bija elektroterapija ar maiņstrāvu, lai aktivizētu muskuļu kontrakcijas. Šāda veida ārstēšanai maiņstrāva bija daudz pārāka par līdzstrāvu.

Vēlāk, 1876. gadā, krievu inženieris Pāvels Jabločkovs izgudroja apgaismojuma sistēmu, kuras pamatā bija elektriskās loka lampas un maiņstrāvas ģeneratori. Līdz 1883. gadam Austroungārijas uzņēmums Ganz Works jau bija uzstādījis apmēram piecdesmit maiņstrāvas apgaismojuma sistēmas.

Tesla izgudrojumi

Starp galvenajiem Nicola Tesla ieguldījumiem maiņstrāvas attīstībā un izmantošanā ir elektromotora izgudrojums, kas darbojas ar maiņstrāvu, un tas nav jāpārveido par līdzstrāvu.

Nikola Tesla izgudroja arī trīsfāzu strāvu, lai maksimāli izmantotu ražošanā izmantoto enerģiju un elektrības transportēšanas infrastruktūru. Mūsdienās šī sistēma joprojām tiek izmantota.

Transformators

Otrs lielais ieguldījums maiņstrāvas attīstībā bija transformatora izgudrojums. Šī ierīce ļauj paaugstināt spriegumu pārvadāšanai lielos attālumos un pazemināt spriegumu drošākai lietošanai mājās un rūpniecībā.

Noteikti šis izgudrojums mainīgu strāvu padarīja par labāku alternatīvu kā elektroenerģijas sadales metodi nekā līdzstrāvas metodi.

Mūsdienu transformatora priekštecis bija dzelzs serdes ierīce, ko sauca par "sekundāro ģeneratoru", kas tika izstādīta Londonā 1882. gadā un vēlāk Turīnā, kur to izmantoja elektriskajam apgaismojumam.

Pirmo slēgto dzelzs serdes transformatoru, kā mēs to šodien pazīstam, prezentēja divi ungāru inženieri no Ganzas uzņēmuma Budapeštā. Patentus iegādājās uzņēmums Westinghouse Electric Co.

Transformatora pamatīpašība

Transformatora pamatīpašība ir tāda, ka koeficients starp izejas spriegumu sekundārajā V _S un ieejas spriegumu primārajā V _P ir vienāds ar koeficientu starp sekundārā tinuma V ₂ pagriezienu skaitu, dalīts ar strāvas pagriezienu skaitu. primārais tinums Nr. ₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Vienkārši izvēloties atbilstošo pagriezienu attiecību starp transformatora primāro un sekundāro, pareizo izejas spriegumu var sasniegt precīzi un bez ievērojama enerģijas zuduma.

Transformatora shematiska. Avots: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Pirmā komerciālā elektriskās sadales sistēma, kas izmantoja transformatorus, tika atklāta Masačūsetsas štatā, Amerikas Savienotajās Valstīs, 1886. gadā.

Bet Eiropa neatpalika no elektrības attīstības, jo tajā pašā gadā Čerči pilsētā, Itālijā, tika uzstādīta pārvades līnija, kas balstījās uz jaunizgudroto transformatoru, un kas 30 km attālumā pārsūtīja maiņstrāvu ar efektīvu 2000 voltu spriegumu. .

Transformators bija ne tikai revolūcija elektroenerģijas pārvades jomā. Arī automobiļu rūpniecības jomā, kad Ford Motor Company to izmantoja Ford Model T aizdedzes sveču aizdedzes spoļu sistēmā.

Līdzstrāva

Līdzstrāva tika ražota 1800. gadā, izgudrojot voltaic pāļu, tāpēc to nosauca tāpēc, ka tā izgudrotājs bija itāļu fiziķis Alessandro Volta, kurš dzīvoja no 1745. līdz 1827. gadam.

Kaut arī strāvas izcelsme nebija labi izprotama, franču fiziķis Andrē Marī Ampere (1775-1836) identificēja divas polaritātes voltāras šūnās un uzskatīja, ka elektriskā strāva plūst no pozitīvā uz negatīvo polu.

Mūsdienās šī konvencija joprojām tiek izmantota, lai gan ir zināms, ka elektriskā lādiņa nesēji ir elektroni, kas iet tieši pretēji - no negatīvā gala uz pozitīvo spaili.

4. attēls. Līdzstrāva ir ērti un ērti uzglabājama baterijās. (pixabay)

Franču izgudrotājs Hippolyte Pixii (1808–1835) uzbūvēja ģeneratoru, kas sastāv no stieples cilpas vai cilpas, kas rotēja ap magnētu, atzīmējot, ka ik pēc pus pagrieziena pašreizējā plūsma tiek mainīta.

Pēc Ampere ierosinājuma izgudrotājs pievienoja komutatoru un tādējādi tika izveidots pirmais dinamo vai līdzstrāvas ģenerators.

Elektriskās apgaismes sistēmas laikā no 1870. līdz 1880. gadam tika izmantotas elektriskās loka lampas, kurām bija nepieciešams augstspriegums, vai nu tiešā, vai līdzstrāva.

Kā zināms, augstspriegums ir ļoti nedrošs lietošanai mājās. Šajā ziņā amerikāņu izgudrotājs Tomass Alva Edisons (1847–1931) elektrības izmantošanu apgaismojuma vajadzībām padarīja drošāku un komerciālāku. Edisons 1880. gadā pilnveidoja kvēlspuldzi un padarīja to par rentablu.

Straumju karš: AC vs DC

Tieši tāpat kā Nikola Tesla bija maiņstrāvas veicinātājs, Tomass Alva Edisons bija līdzstrāvas veicinātājs, jo viņš to uzskatīja par drošāku.

Pat lai atturētu no maiņstrāvas izmantošanas komerciālos nolūkos, Edisons izgudroja maiņstrāvas elektrisko krēslu, lai sabiedrība saprastu tā bīstamību cilvēku dzīvībai.

Sākumā Nikola Tesla strādāja enerģijas ražošanas uzņēmumā Edison Electric un veica dažādus ieguldījumus līdzstrāvas ģeneratoru uzlabošanā.

5. attēls. No labās puses uz kreiso Henrijs Fords, Tomass Edisons, Amerikas Savienoto Valstu prezidents Vorens G. Hardings un Hārvijs S. Firestone, 1921. gads, izmantojot Wikimedia Commons.

Bet, tā kā Tesla bija pārliecināta par maiņstrāvas priekšrocībām no tās transportēšanas un izplatīšanas viedokļa, nepagāja ilgs laiks, kamēr atšķirības ar Edisonu nonāca konfliktā starp šīm divām spēcīgajām personībām. Tā sākās straumju karš: AC vs. DC.

Maiņstrāvas pārvades un 1881. gada pirmās starppilsētu maiņstrāvas sadales sistēmas priekšrocības lika Edisonam, kurš spītīgi turpināja aizstāvēt līdzstrāvu, zaudēt viņa nodibinātā uzņēmuma prezidiju un vadību, kurš pagāja saukties par General Electric uzņēmumu.

Arī Nikola Tesla neuzvarēja šajā karā, jo galu galā Džordžs Vestingshouse un viņa uzņēmuma akcionāri kļuva par miljonāriem. Tesla, kas kļuva apsēsta ar ideju pārvadīt elektroenerģiju lielos attālumos bez vadiem, beidzās ar nabadzīgu un aizmirstu.

Augstsprieguma līdzstrāva

Ideja par līdzstrāvas izmantošanu liela attāluma elektroenerģijas sadalei nav pilnībā atmesta, jo šādas sistēmas tika izstrādātas piecdesmitajos gados.

Mūsdienās garākais zemūdens kabelis pasaulē elektroenerģijas transportēšanai, NorNed kabelis, kas savieno Norvēģiju ar Nīderlandi, izmanto līdzstrāvu 450 tūkstošu voltu apmērā.

6. attēls. NorNed zemūdens kabeļa maršruts starp Nīderlandi un Norvēģiju, kas ved līdzstrāvu caur Ziemeļjūru. Avots: Wikimedia Commons.Michiel1972

Zemūdens kabeļiem maiņstrāvas izmantošana nav piemērota, jo jūras ūdens ir lielisks elektroenerģijas vadītājs, un zemūdens kabelis maiņstrāvas ietekmē virpuļstrāvas rada sālsūdenī. Tas radītu lielus elektriskās enerģijas zudumus, ko vēlas pārraidīt.

Augstsprieguma līdzstrāvu šodien izmanto arī, lai darbinātu elektriskos vilcienus, izmantojot sliedes.

Atsauces

1. Agagarvals, T. (2015). ProCus. Izgūts no vietnes, ar ko atšķiras maiņstrāvas un līdzstrāvas strāva: elprocus.com
2. (2017). Difēns. Iegūts no AC vs. DC (maiņstrāva pret līdzstrāvu): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Skolas inženierija. Izgūts no atšķirības starp maiņstrāvu un līdzstrāvu?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (2015. gada 19. janvāris). Quora. Izgūts no Kā atšķiras AC un DC strāvas?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Iegūti no maiņstrāvas (AC) pret Līdzstrāva (DC): mācīties.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Maiņstrāva. Atgūts no: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Atgūts no: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NorNed kabelis. Atgūts no: es. wikipedia.com