مزايا وعيوب AC و DC

قل كلمة "كهرباء" ، ويفكر العديد من الأمريكيين في توماس إديسون ، لكن اسم نيكولا تيسلا يجب أن يتبادر إلى الذهن أيضًا. جنبا إلى جنب مع الممول جورج وستنجهاوس ، تسلا مسؤولة عن حقيقة أن كهرباء التيار المتردد تشغل كل منزل في أمريكا الشمالية ، وكذلك كل منزل في بقية العالم به كهرباء.

إن التيار المتناوب (AC) أسهل في الإنتاج من التيار المباشر (DC) ، وذلك بفضل مولد الحث الذي اخترعه Tesla. من المزايا الأخرى لتيار التيار المتردد أنه يسهل نقله. ومع ذلك ، من السهل تخزين كهرباء التيار المستمر ، وهي أفضل للتطبيقات الصغيرة التي تحتوي على إلكترونيات دقيقة وسلك رفيع. تعمل جميع الأجهزة الصغيرة التي تعمل بالبطاريات على التيار المستمر.

في ثمانينيات القرن التاسع عشر ، انخرط إديسون وتيسلا في معركة لتحديد نوع التيار الذي من شأنه أن يخدم بشكل أفضل احتياجات الكهرباء للولايات المتحدة. يتذكر المؤرخون هذه المعركة بأنها حرب التيارات. أنشأ إديسون شبكة من كهرباء التيار المستمر قادرة على تشغيل الأضواء والأجهزة الكهربائية الأخرى ، ولكن كانت هناك مشكلة. نظرًا لعدم وجود طريقة معروفة لزيادة الجهد ، كانت هناك حاجة إلى محطات طاقة على مسافات لا تتجاوز بضعة أميال.

باستخدام المحولات ، يمكن زيادة طاقة التيار المتردد إلى جهد عالٍ جدًا ومن ثم خفضها إلى جهد مفيد عند الاستخدام ، مما يلغي الحاجة إلى محطات توليد الطاقة المتداخلة. يعتقد إديسون أن الجهد العالي في خطوط نقل التيار المتردد خطير ، حتى أنه يصل إلى حد الصعق الكهربائي للحيوانات الضالة في الأماكن العامة لإثبات وجهة نظره. تمت تسوية الأمر عندما استخدم جورج وستنجهاوس مولد الحث لتشغيل محطة التوليد الجديدة في شلالات نياجرا. لم تكن آمنة التيار المتردد فحسب ، بل أضاءت مدينة بافالو ، نيويورك بالكامل - وما بعدها - بمجرد أن أصبحت محطة كهرباء شلالات نياغارا على الإنترنت عام 1896.

أي جهاز صغير يعتمد على البطارية يستخدم التيار المستمر ، وتدفق الإلكترونات من طرف إلى آخر من خلال الدائرة هو الطريقة التي يفهم بها معظم طلاب المدارس الثانوية التدفق الحالي. على عكس التيار المتردد ، الذي يغير الاتجاه عدة مرات في الثانية ، يتدفق التيار المستمر بشكل موثوق في نفس الاتجاه. هذا مهم في عالم أشباه الموصلات ومصابيح LED والترانزستورات. في كل مرة يغير التيار المتردد الاتجاه ، يكون هناك فقدان مؤقت للحركة. هذه اللحظة متناهية الصغر ، لكنها كافية للتأثير على الأجهزة الحساسة التي أصبحت شائعة في العالم المحوسب الحديث.

يمكن إرسال كل من التيار المتردد والتيار المستمر عبر خطوط الطاقة ، ولكن في حالة عدم وجود محول تصاعدي ، يكون نقل طاقة التيار المتردد أقل كفاءة. تميل كهرباء التيار المتردد إلى السفر على سطح السلك وتفقد الطاقة عبر المسافة بسبب تأثير الجلد والاقتران السعوي ، بينما تنتقل كهرباء التيار المستمر عبر السلك بأكمله.

منذ أيام تسلا وإديسون ، طور المهندسون طرقًا لزيادة جهد طاقة التيار المستمر باستخدام المحولات. لأن مزارع الكهرباء الشمسية واسعة النطاق ومصادر الطاقة المتجددة الأخرى تولد طاقة التيار المستمر ، إن نقله كتيار مستمر من شأنه أن يلغي الحاجة إلى التحويل بواسطة العاكسون ، التي تهدر الطاقة من خلال فقدان الحرارة.