Предимства и недостатъци на променлив и постоянен ток

Кажете думата "електричество" и много американци мислят за Томас Едисон, но името Никола Тесла също трябва да дойде на ум. Заедно с финансиста Джордж Уестингхаус, Tesla е отговорен за факта, че електричеството с променлив ток захранва всеки дом в Северна Америка, както и всеки дом в останалата част на света, който има електричество.

Променливият ток (AC) е по-лесен за производство от постоянен ток (DC), благодарение на индукционния генератор, изобретен от Tesla. Друго от предимствата на променливотоковия ток е, че е по-лесно да се предава. DC електричеството обаче се съхранява по-лесно и е по-добре за малки приложения, включващи деликатна електроника и тънка жица. Всички малки устройства, захранвани от батерии, работят на постоянен ток.

През 1880-те Едисон и Тесла се забъркват в битка за установяване на вида на тока, който най-добре ще обслужва нуждите от електричество на Съединените щати. Историците помнят тази битка като Войната на теченията. Едисън създаде мрежа с постоянен ток, способна да захранва светлини и други електрически устройства, но имаше проблем. Тъй като не беше известен метод за увеличаване на напрежението, електроцентралите бяха необходими на интервали от само няколко мили.

Използвайки трансформатори, променливотоковото захранване може да се увеличи до много високи напрежения и след това да се намали до полезно напрежение в точката на използване, като се елиминира нуждата от намеса на електроцентрали. Едисън смяташе, че високото напрежение в променливите на електропроводи е опасно, дори стига до ток бездомни животни на публично място, за да докаже своето мнение. Въпросът е уреден, когато Джордж Уестингхаус използва индукционния генератор за захранване на новата генерираща станция в Ниагарския водопад. Електрозахранването не само беше безопасно, но освети целия град Буфало, Ню Йорк - и извън него - веднага щом електроцентралата на Ниагарския водопад влезе в интернет през 1896 година.

Всяко малко устройство, което разчита на батерия, използва постоянен ток, а потокът на електрони от един терминал до другия през верига е как повечето ученици от гимназията разбират текущия поток. За разлика от променливотоковия ток, който променя посоката няколко пъти в секунда, постоянният ток тече надеждно в същата посока. Това е важно в света на полупроводници, светодиоди и транзистори. Всеки път, когато променливотоковият ток превключва посоката, има моментна загуба на мощност. Моментът е безкрайно малък, но е достатъчно, за да засегне чувствителните устройства, станали често срещани в съвременния компютъризиран свят.

Променливотоковият и постоянен ток могат да се предават както по електропроводи, но при липса на усилващ трансформатор, променливотоковата мощност е по-малко ефективна. Електричеството с променлив ток има тенденция да пътува по повърхността на проводника и губи мощност над разстоянието поради Skin Effect и капацитивно свързване, докато постояннотоковото електричество пътува през целия проводник.

От дните на Tesla и Edison, инженерите са разработили начини за увеличаване на напрежението на постоянен ток с трансформатори. Тъй като мащабните соларни електроцентрали и други възобновяеми източници на енергия генерират постоянна енергия, предаването му като постоянен ток би премахнало необходимостта от преобразуване от инвертори, които губят енергия чрез загуба на топлина.