KÜLÖNBSÉGEK A VÁLTAKOZÓ ÉS AZ EGYENÁRAM KÖZÖTT? - TUDOMÁNY - 2026

A váltakozó és az egyenáram közötti különbség alapvetően abban áll, hogy az elektronok miként mozognak az azt hordozó vezetékekben. Váltóáramban oszcilláló mozgás, míg egyenáramban az elektronok csak egy irányban áramolnak: negatívról pozitív pólusra.

De több különbség van, a generációtól kezdve a hatékonyságig a használatban, a biztonságban és a szállításban. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai, így az egyik vagy a másik felhasználása az alkalmazástól függ.

	Váltakozó áram	Egyenáram
Az áram iránya	Kétirányú (oszcilláló)	Egyirányú (egységes)
Forrás	generátorok	Elemek, elemek, dinamók
Elektromotoros erőforrások (emf)	Rezgő vagy forgó vezetők vagy vezetők mágneses mező jelenlétében.	Elektrokémiai reakciók cellákban és elemekben. Kapcsolt vagy egyenirányított váltóáramú generátorok diódákkal
Működési frekvencia	50 Hz vagy 60 Hz háztartási és ipari üzletekben	0 Hz
Üzemi feszültség	110 V vagy 220 V	1,5V; 9 V; 12 V vagy 24 V
Nagy távolságú átviteli feszültség	Akár 380 000 volt	Nem szállítható nagy távolságokon, mert sok veszteséggel jár
Egy lóerős motorban keringő erősítők	Egyfázisú 110V 60Hz: 16 amper	12 V DC-nál: 100 amper
Maximális áram per Joule	110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J	12 V: 0,08 A / J 9 V: 0,1 A / J
Passzív elemek az áramkörökben	impedanciák: -Resistive -Capacitive -Induktív	-Ellenállás
Előny	Kevés veszteség szállítás közben.	Ez biztonságos, mert alacsony feszültséggel rendelkezik. Tárolható elemekben és elemekben.
hátrányok	Nem túl biztonságos a magas üzemi feszültség miatt.	Nem szállítható nagy távolságokon, mert sok veszteséggel jár
Alkalmazások	Háztartási és ipari: mosógépek, hűtőszekrények, gyártóüzemek.	Hordozható elektronikus berendezések: okostelefonok, laptopok, rádiók, zseblámpák, órák.

Váltakozó áram

Nem lehet a váltakozó áramról beszélni, ha megemlítjük Nikola Teslat (1846–1943), a szerbhorvát eredetű mérnököt, aki feltalálta és elősegítette azt. Ő volt az, aki generálta a legtöbb szabadalmat annak alkalmazásaira, szállítására és felhasználására.

Mindezeket a szabadalmakat az alkotója az amerikai Westinghouse Electric Co társaságnak ruházta át, hogy megszerezzék a kísérletekhez és projektekhez szükséges finanszírozást.

Az első váltakozó áramú teszteket az egyik fő villamosenergia-úttörő készítette: Michael Faraday (1791-1867), aki felfedezte az elektromágneses indukciót és felépítette az első váltakozó áramú generátort.

A váltakozó áram továbbítása sokkal hatékonyabb. Forrás: Pixabay.

Az egyik első gyakorlati felhasználása 1855-ben váltakozó áramú elektroterápia volt az izmok összehúzódásának aktiválására. Az ilyen típusú kezelésnél a váltakozó áram sokkal jobb volt, mint az egyenáram.

Később, 1876-ban, Pavel Yáblochkov orosz mérnök elektromos ívlámpákra és váltakozó áramú generátorokra épített világítási rendszert talált ki. 1883-ra az osztrák-magyar Ganz Works cég körülbelül ötven váltakozó áramú világítási rendszert telepített.

Tesla találmányai

Nicola Tesla váltakozó áram fejlesztésére és felhasználására vonatkozó fő hozzájárulások között szerepel a villamos motor feltalálása, amely váltakozó árammal működik, anélkül, hogy egyenáramra kellene átalakítani.

Nikola Tesla szintén feltalálta a háromfázisú áramot, hogy a lehető legtöbbet hozza ki az energiatermelésből és az áramszállításhoz szükséges infrastruktúrából. Ma ezt a rendszert még mindig használják.

Transzformátor

A váltakozó áram fejlesztésében a másik nagy hozzájárulás a transzformátor feltalálása volt. Ez a készülék lehetővé teszi a feszültség emelését a távolsági szállításhoz, és csökkenti a feszültséget a házak és az ipar biztonságosabb felhasználása érdekében.

A találmány határozottan jobbá tette a váltakozó áramot villamosenergia-elosztási módszerként, mint az egyenáramú módszer.

A modern transzformátor előfutára egy "másodlagos generátornak" nevezett vasmagos eszköz volt, amelyet 1882-ben Londonban és később Torinóban mutattak ki, ahol elektromos világításhoz használták.

Az első zárt vasmagos transzformátort, amint azt ma ismerjük, a budapesti Ganz cég két magyar mérnöke mutatta be. A szabadalmakat a Westinghouse Electric Co. vásárolta meg.

A transzformátor alapvető jellemzője

Az alapvető jellemzője a transzformátor, hogy a hányadosa közötti kimeneti feszültséget a szekunder V _S és a bemeneti feszültség a primer V _P egyenlő a hányadosa közötti fordulatok számát a szekunder tekercs V ₂ osztva a menetszáma a primer tekercs No. ₁:

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

A transzformátor primer és szekunder közötti megfelelő fordulatszám kiválasztásával egyszerűen pontosan és az energia jelentős vesztesége nélkül érhető el a megfelelő kimeneti feszültség.

A transzformátor sematikus. Forrás: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Az első, a transzformátort használó elektromos elosztórendszert 1886-ban nyitották meg az Egyesült Államok Massachusetts államában.

De Európa lépést tartott az elektromos fejlettséggel, mivel ugyanebben az évben az újonnan feltalált transzformátoron alapuló átviteli vezetéket telepítettek az olaszországi Cerchi-be, amely 30 km távolságon váltakozó áramot továbbított, 2000 voltos tényleges feszültség mellett..

A transzformátor nemcsak forradalom volt a villamosenergia-átvitel területén. Az autóipar területén is, amikor a Ford Motor Company a Ford Model T gyújtógyertyák gyújtótekercs-rendszerében használta.

Egyenáram

Az egyenáramot 1800-ban előállították a vulkáni halom találmánya révén, azért nevezték el, mert feltalálója az A4545 és 1827 között élõ olasz fizikus, Alessandro Volta volt.

Annak ellenére, hogy az áram eredetét nem értették jól, André Marie Ampere (1775-1836) francia fizikus két polaritást azonosított a feszültségcellákban és feltételezte, hogy az elektromos áram pozitívról negatív pólusra áramlik.

Manapság ezt a konvenciót továbbra is alkalmazzák, bár ismert, hogy az elektromos töltés hordozói azok az elektronok, amelyek éppen az ellenkező irányba vezetnek, a negatív terminálról a pozitív terminálra.

4. ábra. Az egyenáramot kényelmesen és kényelmesen tárolják az elemek. (Pixabay)

A francia feltaláló, Hippolyte Pixii (1808–1835) egy generátort épített, amely egy hurokból vagy huzalhurokból áll, és amely egy mágnes körül forog, és megjegyezte, hogy minden fél fordulóban az áramlás megfordult.

Az Ampere javaslatára a feltaláló hozzáadott egy kommutátort, és így létrejött az első dinamó- vagy egyenáram-generátor.

Ami az elektromos világító rendszereket illeti, 1870 és 1880 között olyan elektromos ívlámpákat használtak, amelyek magas feszültséget igényelnek, akár közvetlen, akár egyenáramot.

Mint ismeretes, a nagyfeszültség nagyon nem biztonságos otthoni használatra. Ebben az értelemben Thomas Alva Edison (1847-1931) az amerikai feltaláló biztonságosabbá és kereskedelmesebbé tette a villamosenergia-felhasználást a világítás céljára. Edison 1880-ban tökéletesítette az izzólámpát, és jövedelmezővé tette.

Az áramlatok háborúja: AC vs DC

Csakúgy, mint Nikola Tesla volt a váltakozó áram promótere, Thomas Alva Edison volt az egyenáram promótere, mert biztonságosabbnak tartotta.

Még annak érdekében, hogy megakadályozzák a váltakozó áram felhasználását kereskedelmi célokra, Edison feltalálta a váltakozó áramú elektromos széket, hogy a nyilvánosság megértse annak veszélyét az emberi életre.

Kezdetben Nikola Tesla az Edison Electric villamosenergia-társaságban dolgozott, és különféle hozzájárulásokkal járult hozzá az egyenáramú generátorok fejlesztéséhez.

5. ábra Jobbról balra Henry Ford, Thomas Edison, az Egyesült Államok elnöke, Warren G. Harding és Harvey S. Firestone, 1921, a Wikimedia Commons segítségével.

Mivel azonban a Tesla meg volt győződve a váltakozó áram előnyeiről szállításának és eloszlásának szempontjából, nem sokáig tartott, hogy az Edisonnal fennálló különbségek e két erős személyiség konfliktusba kerüljék. Így kezdődött az áramlatok háborúja: AC vs. DC.

A váltakozó áramú átvitel előnyei és az 1891-es első interurban váltakozó áramú elosztó rendszerek előnyei Edisonnak, aki makacsul folytatta az egyenáram támogatását, elvesztette az általa alapított társaság elnökségét és irányítását, amely General Electric társaságnak nevezni.

Nikola Tesla sem nyerte meg a háborút, mert végül George Westinghouse és társaságának részvényesei milliomosokká váltak. Tesla, aki megszállottja az elektromos áram nagy távolságok vezeték nélküli továbbításának gondolatát, szegénynek és elfelejtettnek lett.

Nagyfeszültségű egyenáram

Az egyenáram hosszú távú villamosenergia-elosztáshoz történő felhasználásának gondolatát nem hagyták teljesen szem előtt, mivel az ilyen rendszereket az 1950-es években fejlesztették ki.

Ma a világ leghosszabb tengeralattjáró kábele az elektromos energia szállítására, a NorNed kábel, amely Norvégiát és Hollandiát köti össze, 450 ezer voltos egyenáramot használ.

6. ábra: A NorNed tengeralattjáró kábel útvonala Hollandia és Norvégia között, amely az Északi-tengeren keresztül egyenáramot szállít. Forrás: Wikimedia Commons.Michiel1972

A váltakozó áram használata tengeralattjáró kábelekhez nem megfelelő, mivel a tengervíz kiváló áramvezető, és a váltakozó áramú tengeralattjáró kábel indukálja az örvényáramot a sós vízben. Ez nagy veszteségeket okozna az átadni kívánt villamos energiában.

Ma is nagyfeszültségű egyenáramot használnak az elektromos vonatok sínen keresztüli táplálására.

Irodalom

1. Agarwal, T. (2015). A ProCus. Vissza a következő oldalról: Mi a különbség az AC és a DC áram között: elprocus.com
2. (2017). Diffen. AC-től szerezhető be DC (váltakozó áram vs. egyenáram): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Iskolai mérnöki munka. Vissza a következőhöz: Mi a különbség az AC és a DC között?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (2015. január 19.). Quora. Vissza a következőhöz: Mi a különbség az egyenáram és az egyenáram között?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Váltóáramból (AC) származó Egyenáram (DC): Learn.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Váltakozó áram. Helyreállítva: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Helyrehozva: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NorNed kábel. Helyrehozva: es. wikipedia.com